Forschungsberichte

Messtechnische Ermittlung von Drehschwingungsparameter

FVA 714 I, IGF-Nr. 17901 N

Überblick über den Lösungsansatz

Ziel des durchgeführten Vorhabens war die Entwicklung eines Verfahrens zur möglichst automatisierten Identifikation von Parametern des physikalischen Schwingungsmodells aus Messungen und dessen Implementierung in eine Softwarelösung für die FVA-Mitglieder. Mit einem solchen Verfahren ist die Erstellung von Simulationsmodellen zur weiteren dynamischen Analyse unter Berücksichtigung der im Realsystem auftretenden Schwingungsphänomene möglich. Weiterhin bietet das Verfahren eine neue Möglichkeit zur Validierung bestehender Simulationsmodelle über einen direkten Abgleich von Modellparametern wie z.B. Steifigkeiten.

Die entwickelte Methodik basiert im ersten Schritt auf der Ermittlung eines modalen Modells bestehend aus Eigenfrequenzen, -formen und modalen Dämpfungen aus einer Operational Modal Analysis (OMA). Aus diesem Modell werden durch eine Inverse Eigenwertberechnung die Parameterwerte des physikalischen Modells in Form von Massenträgheitsmomenten, Steifigkeiten und Dämpfungen bestimmt. Diese werden zunächst betriebspunktweise ermittelt und in einem nachfolgenden Schritt zu einem nichtlinearen, betriebsabhängigen Modell kombiniert. Eine Abschätzung der Güte der Modelle ist für die einzelnen Verfahrensschritte aus den Ergebnisgrößen möglich. Dadurch kann der Nutzer die kritischen Schritte so ermitteln, dass er die Modellgüte und Vorhersagekraft durch weitere Messungen zielgerichtet verbessern kann. Das Verfahren wurde zur Verifikation und Sicherstellung der Anwendbarkeit prototypisch in der Programmierumgebung Matlab implementiert.

Durch den vorgegebenen Prozess mit definierten Eingangsdaten ist grundsätzlich die Verwendung der Methode auch durch Anwender möglich, die nur geringe Erfahrungen in der Modellierung von Schwingungssimulationsmodellen haben. Unter Verwendung einer prototypischen Software, die zur Evaluierung der Methode erstellt wurde und den interessierten Anwendern aus der Forschungsvereinigung Antriebstechnik zur Verfügung steht, können diese Erfahrungen schnell durch eine größere Anzahl an Anwendern erarbeitet werden. Hierdurch ist ebenfalls der Transfer der Forschungsergebnisse in die industrielle Nutzung sichergestellt.

Das IGF-Vorhaben IGF-Nr. 19269 N der Forschungsvereinigung Antriebstechnik e.V. (FVA) wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.