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Gibt es systematische Vorgehen, wenn man die erste Eigenform eines Bauteils erhöhen will?

Auf welche Weise kann man die Konstruktion mit Hilfe von Resultaten von Modal-Analysen sinnvoll modifizieren?

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Grüße, Moe

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Eigenfrequenz im ungedämpften System:

Eigenfrequenz im gedämpften System:

[Formeln sind aus Wikipedia übernommen]

Daraus ergeben sich folgende Möglichkeiten:

• Steifigkeit erhöhen
  
• Masse reduzieren
  
• Dämpfung reduzieren: in den meisten Fällen nicht einfach machbar, hat auch nur geringe Auswirkungen
  

Ich würde mich, je nach Geometrie darauf konzentrieren, die Masse zu reduzieren oder die Steifigkeit in Schwingungsrichtung zu erhöhen.

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Wir entwickeln idR solide Bauteile

Wie kann man anhand Ergebnissen von Modal-Analyse Orientierungen bekommen, wo man am Besten was ändern soll? zB wo im Bauteil Rippen bilden, verstärken, oder Dicke erhöhen?

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Grüße, Moe

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Eigenschwingungen.jpg

>>Wie kann man anhand Ergebnissen von Modal-Analyse Orientierungen bekommen ...

Aus der Hilfe zu ANSYS:
Note:  In a Modal Analysis (and other eigenvalue-based analyses such as buckling), the solution consists of a deformed shape scaled by an arbitrary factor. The actual magnitudes of the deformations and any derived quantities, such as strains and stresses, are therefore meaningless. Only the relative values of such quantities throughout the model should be considered meaningful.

Ich denke, direkt aus der Modalanalyse wirst Du nur einen vagen Anhalt bekommen, wo Du mit Deinen Maßnahmen ansetzen solltest (Form und Ort der Schwingung). Erst transiente Analysen mit verschiedenen Abhilfen können Dir eine verlässliche Aussage geben, was die günstigste Vorgehensweise ist.
(Der erste Ansatz ist meist der Erfahrung des Konstrukteurs überlassen.)

Das angehängte Bild stammt aus der Wikipedia.

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Rainer Schulze

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Eigenfrequenz_groesste_Auslenkung_2016-05-20.PNG

>>Ich denke, direkt aus der Modalanalyse wirst Du nur einen vagen Anhalt bekommen, wo Du mit Deinen Maßnahmen ansetzen solltest (Form und Ort der Schwingung).

So vage ist der Anhalt gar nicht. In der Frage geht es schließlich um die Frequenzwerte, diese bekommt man sehr genau aus der Modalanalyse. Um reale Verformungs- und Spannungswerte zu erhalten muss man dann aber wirklich entweder eine transiente Analyse oder wie ich es mit COMSOL bevorzuge eine "frequency domain"-Studie durchführen, dabei wird dann die Dämpfung des Systems auch mitberücksichtigt.

>>Wie kann man anhand Ergebnissen von Modal-Analyse Orientierungen bekommen ...

Schau dir die Auslenkungen, welche in der Modalanalyse berechnet wurden an. Wo ist die größte Auslenkung? Wie kann man eine Ebene durch diesen Ort legen, damit dort möglichst große Schwingungen vorhanden sind (siehe Anhang; von Rainer beigefügtes Bild mit den größten Schwingungen -rot- eingezeichnet).

Wenn du das beantworten kannst, dann hast du auch die Ebene in welcher eine Versteifung notwendig ist um die jeweilige Eigenfrequenz zu erhöhen.

PS: Das beigefügte Bild ist nicht das beste Beispiel dafür, da bei einem rotationssymmetrischen Teil die Eigenformen in jeder Lage auftreten können.

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Für Blechbauteile gibt es in Tosca eine Sickenoptimierung basierend auf Eigenfrequenzen/-formen.

Ansonsten halt den Mode animieren und dann selbst überlegen, wo eine Rippe/Sicke o.ä. die Struktur versteifen muss.

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