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Hallo zusammen,

ich hoffe mein Thema passt hier am besten rein, auch wenn es sich eher um eine theoretische Fragestellung handelt.

Vielleicht kurz zunächst ein bisschen Kontext. Ursprünglich sollte ich im Rahmen meiner BA (erste grobe Themenfassung) die Eigenfrequenzen eines WEA-Triebstranges mittels der in ANSYS integrierten Modalanalyse bestimmen. Ich bin jetzt jedoch nach erstem Literaturstudium zu dem Schluss gekommen, dass hierfür aufgrund der schieren Komplexität eine Mehrkörpersimulation einer FE-Berechnung vorzuziehen wäre. Schlussendlich habe ich mich mit meinem Betreuer darauf geeinigt, dass ich den Generator des Triebstranges entkoppelt mittels ANSYS Modalanalyse untersuchen soll.

Jetzt zu meiner Frage. Betrachtet man Mehrmassenschwinger, so sind durch die Kopplung die Eigenfrequenzen des Systems von denen der darin enthaltenen Einzelschwinger verschieden. Übertragen bedeutet dies also, dass sich die Eigenfrequenzen eines ganzheitlich betrachteten Triebstranges von denen der einzelnen Bauteile unterscheiden. Welcher Sinn liegt also in der entkoppelten Eigenfrequenzbetrachtung einzelner Bauteile? Ich habe bei meiner Recherche zu diesem Thema zwar immer wieder gelesen, dass man einzelne Bauteile einer Baugruppe auf die Eigenfrequenzen hin untersucht, jedoch nie verstanden wieso eigentlich. Kommt es durch die Kopplung der Bauteile in einer Baugruppe nicht zu einer Verschiebung der Eigenfrequenzen?

Ich hoffe ich konnte meinen Widerspruch irgendwie verdeutlichen. Würde mich über ein paar Anregungen freuen, damit ich Licht ins dunkel bringen kann^^ 

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Du hast Recht.
Das Problem ist in der Praxis aber nicht ganz einfach. Wenn man die gesamte Baugruppe analysiert, hat man einen numerischen Kontakt zwischen den Bauteilen. In der Realität kann sich dieser Kontakt öffnen und schließen. In einer Eigenfrequenzanalyse kann sich der Kontaktzustand aber nicht ändern. Man muss sich auf einen Zustand festlegen, der ggf. in einer statischen Analyse vorher ausgerechnet wurde (sofern man einen nichtlinearen Gleichungslöser hat).

Alternativ könnte man auch nur ein Bauteil betrachten und die Koppelsteifigkeiten über Federn oder andere numerische Elemente ans Bauteil anbinden. Oder die anderen Bauteile vorher analysieren und über Substrukturen anbinden.

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Es gibt Beispiele (wie ein Motor mit der Betriebsdrehung von x rpm), wobei die erste Eingenfrequenz der Subsystemen bzw. Beiteile oberhalb der Betriebsfrequenz sein sollen. Dabei dient die Modalanalyse als Nachweis.

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Grüße, Moe

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>>... aufgrund der schieren Komplexität ...
>>Welcher Sinn liegt also in der entkoppelten Eigenfrequenzbetrachtung einzelner Bauteile?

Die Betrachtung wichtiger Einzelteile kann sehr wohl einen ersten Eindruck vermitteln, in welchem Frequenzbereich man mit Eigenschwingungen zu rechnen hat. Wenn das Gesamtmodell tatsächlich zu komplex ist, um mit vertretbarem Rechenaufwand und glaubwürdigen Randbedingungen zum Ziel zu kommen, dann ist eine Näherung immer noch besser als schiere Ungewissheit.

>>Kommt es durch die Kopplung der Bauteile in einer Baugruppe nicht zu einer Verschiebung der Eigenfrequenzen?

Ja, sicher.
Aber wenn Du Dein Modell und das Ziel Deiner Simulation betrachtest:
- Kannst Du nicht durch vernünftige Annahmen hinsichtlich der jeweiligen Einbausituation und Anwendung von Federn und Dämpfern zu einem relativ genauen Ergebnis kommen?
- Wie genau müssen denn die Frequenzen und Amplituden bestimmt werden, um hinsichtlich der Beurteilung des Gesamtsystems eine hilfreiche Aussage zu erhalten? Geht es um eine Verbesserung der Konstruktion oder einen förmlichen Sicherheitsnachweis?

Als "dummer Systemadministrator" stehe ich oftmals im Konflikt mit Anwendern, die immer höhere Rechenleitung verlangen, um absolut perfekte Ergebnisse erzielen zu können. Kaum jemand ist bereit, mal über vertretbare Kompromisse von Aufwand und Nutzen nachzudenken.
( Ich denke dann gerne zurück an den ersten PC: 640kB Arbeitsspeicher, 1MHz Taktrate... )

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Rainer Schulze

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Hi,

ein komplexes Thema.

Zwei echte Beispiele aus der Praxis:

Nach dem Einbau eines neuartigen Verbrennungsmotors reißt der Fahrpumpenhalter ab. Ein komplettes Auto wird hierbei wohl nicht modelliert.

Ein Roboterarm hat als letztes Glied ein Werkzeug. Dabei erreicht der Arm eine unendliche Anzahl an möglichen Stellungen, für jede Stellung gibt es andere Eigenfrequenzen. Wann flattert das Werkzeug?

In der Praxis gibt es jedoch tatsächlich den Fehler, dass die Eigenfrequenzen der Einzelteile ganz ohne Einspannungen (UFO's sozusagen) gerechnet werden. Die ersten sechs Eigenfrequenzen sind 0, die restlichen unbrauchbar, oder es ist wirklich etwas schwebendes. Diese Fälle gibt es natürlich (recht selten, ich hate eines in 15 Jahren) auch.

Gruß Paul

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