The Concept of Nonlinear Modes Applied to Friction-Damped Systems

In der vorliegenden Arbeit wird ein neues rechnergestütztes Verfahren für die effiziente dynamische Analyse reibungsgedämpfter mechanischer Strukturen vorgestellt. Ausgehend von einem gegebenen Satz nichtlinearer Differentialgleichungen, welche die Bewegung eines Systems bestimmen, werden seine Schwingungseigenschaften, dargestellt durch Eigenfrequenzen, Dämpfungsgrade und Schwingungsformen, extrahiert. Basierend auf diesen modalen Charakteristika wird dann ein Modell reduzierter Ordnung aufgebaut, welches die effiziente Schwingungsvorhersage in einem weiten Bereich von Betriebsbedingungen ermöglicht. Die Möglichkeiten und Grenzen des vorgeschlagenen Vorgehens wurden für mehrere numerische Beispiele im Detail untersucht. Das neuartige Verfahren übertrifft gebräuchliche Methoden hinsichtlich Berechnungseffizienz, wobei es eine angemessene Vorhersagegüte beibehält. Die Anwendung auf zeitgemäße Modelle von Turbinenschaufeln mit Reibfugen zeigte, dass das vorgeschlagene Verfahren dazu in der Lage ist, den Berechnungsaufwand umfangreicher Parameterstudien drastisch zu reduzieren und damit die Auslegung wirksamer und zuverlässigerer reibungsgedämpfter Systeme zu ermöglichen.