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Experimentelle Modalanalyse

Experimentelle Modalanalyse einer Fräsmaschine

Leistungen im Überblick

  • Modalanalysen an Geräten, Baugruppen, Maschinen, Tragwerken, Gebäuden
  • Ermittlung der Schwingformen und der zugehörigen Resonanzfrequenzen
  • Abgleich von Finite-Elemente Modellen mit den Ergebnissen der experimentellen Modalanalyse
  • Ermittlung konstruktiver Schwachstellen und Verbesserungpotentiale
  • Kombination von Modalanalyse und Betriebsschwingungsanalyse

Was versteht man unter Modalanalyse?

Die Schwingungen eines Bauteils oder einer Struktur lassen sich in guter Näherung als eine Zusammensetzung der im interessierenden Frequenzbereich liegenden Eigenschwingungsformen beschreiben.

Bei der experimentellen Modalanalyse werden die Resonanzfrequenzen und Dämpfungen zusammen mit den zugehörigen Schwingungsformen ermittelt. Jede Resonanz ist eindeutig mit einer geometrischen Schwingungsform, der sogenannten Eigenform (oder Modeshape) verbunden. Die Kenntnis von Frequenzantwort und Eigenformen bildet die Grundlage für konstruktive Maßnahmen zur gezielten Beeinflussung des Schwingungsverhaltens. Auch lässt sich hierüber eine Aussage treffen, inwieweit eine Resonanzfrequenz zur Schallabstrahlung beiträgt. Sofern bereits ein Prototyp existiert, ist die experimentelle Schwingungsanalyse zumeist wesentlich schneller, kostengünstiger und zuverlässiger als eine dynamische FEM-Berechnung.

Wie funktioniert die Modalanalyse?

Bei der experimentellen Modalanalyse wird ebenso wie bei der Schwingungsanalyse das Bauteil definiert im interessierenden Frequenzbereich angeregt. An den Punkten eines Messgitters das die Geometrie und die zu erwartenden Schwingungsformen abbildet, werden die Frequenzantworten aufgenommen. Durch Auswertung der Frequenzantworten in den Resonanzfrequenzen lassen sich die Eigenformen ermitteln und mithilfe einer Darstellung des Messgitters visualisieren.

Typische Anwendungen

  • Optimierung von Bauteilen hinsichtlich Vibration und Akustik
  • Lösung von Schwingungsproblemen bei Bearbeitungsprozessen
  • Ursachenanalyse und Problemlösung bei Ermüdungsbrüchen
  • Komfortsteigerung im Fahrzeugbereich (NVH)
  • Vermeidung von vibrationsbedingten Funktionsbeeinträchtigungen

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