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Projekt
Partikel Dämpfer – Schwingungsbeeinflussung durch verteilte Dissipation über komplexe Partikelformen und Fluid/Festkörper Interaktionen
Antragsteller
Professor Dr.-Ing. Peter Eberhard
Fachliche Zuordnung
Mechanik
Förderung
Förderung von 2016 bis 2020
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 315008544
Der Einsatz von Partikeldämpfern stellt eine vielversprechende Alternative zur Schwingungsbeeinflussung dar. Partikeldämpfer decken ein großes Frequenzspektrum ab, sie übernehmen zusätzliche Funktionen wie Geräuschminderung oder tragende Funktionen, wobei sie sehr robust und über einen großen Temperaturbereich einsetzbar sind. In einem Partikeldämpfer spielen sich verschiedene physikalische Prozesse ab, die ineinander greifen und so die verschiedenen Merkmale des Dämpfers erfüllen. Es existiert bisher kein zufriedenstellender simulativer Ansatz, der das Zusammenspiel aller physikalischen Phänomene berücksichtigt und somit eine präzise Auslegung von Partikeldämpfern erlaubt.Das Ziel dieses Projekt ist das tiefere Verständnis von dissipativen Partikeldämpfern für die Schwingungsbeeinflussung. Ein wesentlicher Bestandteil für die Funktion eines Dämpfers sind die zahlreichen Kontakte zwischen den Partikeln und zur Randgeometrie. In diesem Projekt werden deswegen die Partikel mit der Diskreten Elemente Methode (DEM) abgebildet. Durch ihren gitterfreien Charakter ist sie besonders gut in der Lage die großen Verschiebungen, die alle Partikel in einem transienten Prozess zusammen durchführen, abzubilden. Für eine möglichst gute Beeinflussung der Dissipation sollen einfache Partikelformen wie Kugeln durch nicht-konvexe Partikel ersetzt werden. In einem ersten Schritt wird ein Algorithmus entwickelt, um Reibung zwischen Partikeln geeignet abzubilden. Eine fundierte wissenschaftliche Untersuchung basiert oft auf zwei Säulen: Simulation und Experiment. Zu den verschiedenen Arbeitspaketen sollen deswegen einfache Experimente durchgeführt werden, aktive Experimente durch Anregung mit einem Shaker und passive Ausdämpfversuche. Neben komplexen Partikeln wird in einem weiteren Arbeitspaket eine Methode für die Vorhersage von Geräuschen bei dem Stoß zwischen Partikeln in der DEM entwickelt. Damit ist es möglich, smartere Dämpfer, die für die Geräuschminderung von Maschinen verwendet werden, hinsichtlich ihrer eigenen Geräuschproduktion und gleichzeitiger Energiedissipation zu optimieren. Der Dämpfer erfüllt somit mehrere Funktionen für die Maschine. Ein weiterer Punkt bei Partikeldämpfern ist die Betrachtung von Füllungen, die aus einem Granulat und einem Fluid bestehen. Deswegen wird die bestehende Erfahrung bei der Kopplung von Fluiden (beschrieben durch Smoothed Particle Hydrodynamics) und Partikeln für die Entwicklung eines Algorithmus zur Kopplung eines Fluids und nicht konvexer Partikel genutzt. Damit soll untersucht werden, wie eine gewisse Menge an Fluid die Dissipation in einem Dämpfer verbessern kann. In technischen Anwendungen spielt Schädigung eine wichtige Rolle, deswegen wird in einem abschliessenden Arbeitspakt die DEM erweitert, um Schädigungen zwischen Partikeln und der Randgeometrie zu berücksichtigen und somit den Einfluss von Schädigung auf die Dämpfung zu untersuchen.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
