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Stimmgabel_A440Hz_VK.txt Stimmgabel.png Xylophon.png

Hallo Zusammen,

wir haben hier einen Testaufbau für eine Körperschallerzeugung mittels Piezoaktoren aufgebaut bei dem wir versuchen die praktisch ermittelten Eigenfrequenzen des Aufbaus mit den im Inventor errechneten Eigenfrequenzen zu vergleichen. Ziel ist eine Vorhersage von gewünschten Resonanzen des Aufbaus.
Zum Aufbau (wen es interessiert): Um die Resonanzen zu verstärken habe ich eine Art Xylophon (im Anhang) konstruiert, der über unser Frequenzspektrum von etwa 100Hz bis ca. 1kHz möglichst viele Eigenfrequenzen aufweisen soll, damit er sich "überall" möglichst gut anregen läßt. Dieses Blech wird in seinem Zentrum mit dem Piezoaktor verschraubt und wird mit einer Grundplatte über Gewindestangen verspannt. Durch einen Frequenzgenerator und Eigenbau-Verstärker regen wir den Aktor an und der fängt an zu schwingen. Das funktioniert ganz prächtig soweit.

Der Inventor gibt mir nun zahlreiche Eigenfrequenzen des Xylophons an, die aber in der Praxis nicht zu sehen oder hören sind.
Stattdessen habe ich für jede Schwingungsform und Frequenz den gleichen Ausschlag in "mm" nach Abschluss der FEM.

Nun habe ich mal spaßeshalber eine Stimmgabel (Ton A = 440Hz) modelliert und durchs FEM gejagt. Da waren die erwarteten 440Hz (nach etwas Anpassung) dann auch dabei, aber eben nicht als einzige Eigenfrequenz sondern in ihrer Amplitude genauso hoch wie die nächstliegenden Oberwellen und anderen Eigenfrequenzen.

Die Frage nun, woran erkenne ich nun welche Eigenfrequenzen an meinem Bauteil stärker hervortreten als andere?
Im Anhang habe ich das Beispiel der Stimmgabel, die bei 231, 232, 422 und 440Hz ihre ersten Eigenfrequenzen im Bereich von 0 bis 1kHz hat.
Alle 4 Verschiebungen dabei betragen immer exakt 6,0 "mm". (Bitte von txt in ipt umbenennen, Format Inv2010)
Wobei die "mm" wie ich schon bei [Günther Scheuermann, Simulationen mit Inventor, 2001; Hanser] las, (Zitat   "..lediglich ein Synonym für die Empfindlichkeit des Bauteils in Bezug zu den angegebenen Frequenzen" ist.
Alles sehr komisch, habe auch schon das neueste ServicePack drübergebügelt,hat nix verändert; ich denk mal das ist ein Bug, oder?

Bitte nur ernst gemeinte Antworten! Danke!

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Gruß Markus

[Diese Nachricht wurde von 123fly am 30. Sep. 2011 editiert.]

[Diese Nachricht wurde von 123fly am 30. Sep. 2011 editiert.]

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Hallo Markus,

Meines Wissens zeigt das Ergebnis der Modalanalyse nur die Eigenfrequenz(en) an, die Ausschläge sind wertfrei, man kann auch keine daraus resultierenden Spannungen ablesen.

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mfg - Leo

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ich zitiere mal aus dem oben erwähnten Buch (Seite 93)

Zitat:

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Die Größenordnung dieser angegebenen Verformungen hat mit der Realität nichts zu tun, die sind rein fiktive Angaben, die lediglich die Schwingungsform, also die grundsätzliche Formveränderung des Bauteils im erregten Zustand, darstellen sollen

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Mit anderen Worten:
"It's not a bug - it's a feature" 

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hmm nun bin ich auch noch nicht schlauer. Aber trotzdem danke. Inventor kann man also für Modalanalyse nicht hernehmen...

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Gruß Markus

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Inventor kann man sogar ziemlich gut für die Modalanalyse nutzen. Das Hauptziel der Modalanalyse ist es immernoch die Eigenfrequenzen zu ermitteln. Die daraus resultierenden Verformungen zu bestimmen ist selbst mit richtiger FEM Software wie Ansys od. Nastran kritisch. Das liegt nunmal in dem Eigenfrequenzproblem selber begründet. Beim schwingen eines Models im Eigenfrequenzbereich ist das Amplitudenverhalten ziemlich unkontrolliert und daher schwierig via Simulation (und insbesondere mit einem im CAD implementierten FEM) zu ermitteln.

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Zitat:
< Die Frage nun, woran erkenne ich nun welche Eigenfrequenzen an meinem Bauteil stärker hervortreten als andere? >

Hallo,

falls Du mit "stärker hervortreten" die Ausschläge bzw. Auslenkungen einer schwingenden Masse meinst, gibt es da folgenden Zusammenhang:

Auslenkung der Masse = Anregungsbeschleunigung x Güte des Schwingers / Kreiseigenfrequenz hoch 2.

Dazu kann der Inventor gegenwärtig mögliche Eigenfrequenzen liefern, bei denen Resonanz möglich ist. Mehr nicht!
Betrag und Richtung der Anregungsbeschleunigung für Dein stoffliches Modell kennst Du.
Die Güte, also das Verhältnis von Auslenkungs- zu Anregungsbeschleunigung im Resonanzfall, ist geometrie- und materialabhängig. Kann experimentell ermittelt werden. Bei einer Stimmgabel liegt die Güte vermutlich bei 10 bis 20.

Gruß
Peter

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Hallo Peter,

danke für deine Anregungen. Ich habe mir ein Buch dazu bestellt, muss mich wohl doch tiefer mit der Materie beschäftigen.
Das mit der Güte des Schwingers ist interessant.

Viele Grüße
Markus

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Gruß Markus

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