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- Felscher P., Baumann K., Alber O.:
"Active Magnetic Bearings as a Tool for Parameter Identification of Journal Bearings" -
Tagungsband, 14th International Symposium on Magnetic Bearings (ISMB14), Linz, Österreich, 11.-14. August, 2014, Seiten 645-650In this overview, it is presented how Active Magnetic Bearings (AMBs) can successfully be used for the measurement of equilibrium positions and the identification of stiffness and damping coefficients of journal bearings. Therefore, the theory of force measurements in AMBs by using either a theoretical or an experimentally derived relation is provided. Different operation modes of AMBs are considered, including the operation as a magnetic actuator. The successful parameter identification of journal bearing properties using AMBs is demonstrated by measurements.
- Felscher P., Baumann K., Alber O.:
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- Schedlinski C., Läer B.:
"Strategien zur Modellvalidierung – Perspektiven für den Automobilbau" -
Tagungsband, VPC.plus 2014, Hanau, Deutschland, 2014
Um den heutzutage hohen Anforderungen an die Reduktion von unerwünschten Schwingungen sowie von Lärm- und Schadstoffemissionen - bei gleichzeitig hoher Gebrauchstauglichkeit - zeit- und kostengünstig begegnen zu können, ist der umfangreiche Einsatz von CAE-Techniken erforderlich.
Speziell im Bereich der Finite-Elemente-Analysen (FEM) ist dabei für eine zielsichere und aussagekräftige Analyse eine ausreichende Qualität der verwendeten FE-Modelle unabdingbar. Um diese Qualität prozesssicher zu gewährleisten, ist die Anwendung einer systematischen Validierungsstrategie von entscheidendem Vorteil gegenüber dem auch heute noch weit verbreiteten Trial-and-Error-Vorgehen.
In diesem Vortrag wird eine systematische Validierungsstrategie vorgestellt, wie sie heutzutage bereits in Bereichen der Luftfahrt erfolgreich eingesetzt wird. Die Validierungsstrategie nutzt dabei Daten experimenteller Modalanalysen (Frequenzgänge, Eigenwerte und Eigenvektoren), um die Güte von FE-Modellen gezielt zu beurteilen und, sofern erforderlich, effektiv mit Hilfe einer computerunterstützten Modellanpassung (computational model updating), kurz CMA, zu verbessern.
Im Anschluss an die FE-Modellerstellung ergeben sich dabei im Rahmen der Validierung vielfältige Herausforderungen. Dies gilt insbesondere im Hinblick auf die Generierung der Versuchsdaten selber, welche als Basis für die nachfolgenden Korrelations- und Validierungsprozesse dienen. Es wird deshalb zunächst ein Überblick über die wesentlichen Punkte gegeben, die es dem mit der Validierung betrauten Ingenieur erlauben, die Validierung optimal zu planen sowie die Eignung der experimentellen und analytischen Daten abzuschätzen.
Schließlich wird an Beispielen aus der Praxis aufgezeigt, wie die Methodik in den Automobilbau übertragen und dort eingesetzt werden kann, wo aufgrund der Serienfertigung mit hohen Stückzahlen andere Rahmenbedingungen als in der Luftfahrt zu berücksichtigen sind.
- Schedlinski C., Läer B.:
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- Schedlinski C. et al.:
"Comparison of optical and conventional measurement techniques for experimental modal analysis of CFRP aero engine components" -
Tagungsband, ISMA 2014, Leuven, Belgien, 2014
Today, carbon fiber reinforced plastics (CFRP) are frequently used for light weight structure components of modern aero engines. In order to obtain reliable simulation results e.g. from Finite Element analyses, model validation of the related component models is mandatory and demands for highly accurate experimental data. Now, in this paper, different measurement scenarios for experimental modal analysis of CFRP aero engine structures will be applied to a typical CFRP structure. From the experiences made and the test results obtained the individual test scenarios will be evaluated and classified with respect to time, cost, and accuracy issues in order to provide guidance for choosing the optimal test setup for testing CFRP structures of aero engines especially with respect to the demands of subsequent model validation.
- Schedlinski C. et al.:
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- Nefzi M., Wagner F., Baumann K.:
"A design appoach to mechanical shock mitigation in optomechanical systems" -
Proceedings, ISMA 2014, Leuven, Belgium, 2014
Today, Optomechanical systems are very sensitive to external dynamic excitations, which may occur during operation or in the out-of-operation state. Vibration excitations are characterized by a relatively long duration and a small magnitude as well as randomness, whereas shock excitations have a relatively short duration and large magnitude. Both excitation types should be considered while designing robust optomechanical systems that can withstand the resulting loads. In this work, we focus on excitations occurring in the out-of-operation state. First, we discuss different shock and vibration excitations in time and frequency domains and specify realistic profiles that reflect handling and transport conditions. We also show that simplified optomechanical multi-body models are more adequate to specify the stiffness and damping values for hard stops required to prevent collision between system parts. Hard stops lead to a non-linear system since they exert forces once a predefined range is exceeded. However, we show that, to a certain extent, a linear model can be relied upon at an early stage of the design process to derive design specifications. We then address the modelling of one single hard stop based on measurements. The obtained model can be used to verify whether the real dynamic characteristics of the hard stops help prevent large relative displacements and forces between all optical elements.
- Nefzi M., Wagner F., Baumann K.:
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- Schedlinski C.:
"Finite-Elemente-Modellvalidierung für einen großen Rotorprüfstand" -
VDI-Fachtagung "Schwingungsanalyse und Identifikation 2013", Leonberg, Germany, 06.-07. March 2013
Ein neuer, weltweit einzigartiger Prüfstand für große rotierende Systeme wurde im Jahr 2010 in Deutschland errichtet. Um sein Leistungsvermögen abschätzen zu können, wird ein validiertes FE-Modell benötigt. Dies wurde mittels einer zweistufigen Strategie entwickelt: Im ersten Schritt wurden umfangreiche Schwingungstests durchgeführt, um die wesentlichen dynamische Eigenschaften zu ermitteln. Im zweiten Schritt wurde das FE-Modell zunächst generiert und anschließend mit Hilfe der Testdaten validiert. Diese Veröffentlichung stellt die Testdurchführung sowie die Ergebnisse der computergestützten Modellanpassung vor. Insgesamt wurden durch die zweistufige Strategie wertvolle Einblicke in die Dynamik der Anlage sowie ein validiertes FE-Modell hoher Güte gewonnen.
- Schedlinski C.:
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- Geuppert B., Nefzi M. und Wagner F.:
"Modellierung des dynamischen Systemverhaltens von Objektiven für die EUV-Mikrolithographie" -
VDI-Fachtagung "Schwingungsanalyse und Identifikation 2013", Leonberg, Germany, 06.-07. March 2013
In diesem Beitrag werden anhand von vereinfachten optomechanischen Ersatzsystemen die Vorzüge der aus der Mehrkörperdynamik bekannten Verfahren aufgezeigt. Zuerst wird gezeigt, wie eine Dynamikarchitektur vorteilhaft geändert werden kann, um höhere Schwingungsunterdrückungen zu erreichen. Die für die Auslegung eines gedämpften Tilgers notwendige Identifikation von Modellparametern wird dann angegangen. Anschließend werden experimentelle Ergebnisse vorgestellt, um die Auslegung zu validieren. Im dritten Kapitel werden die aus der Fachliteratur bekannten Gleichungen für die modale Berechnung aufgegriffen, um die Herangehensweise bei der Analyse von elastischen optomechanischen Mehrkörpersystemen zu erläutern.
- Geuppert B., Nefzi M. und Wagner F.:
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- Schedlinski C.:
"Finite Element model validation of a large spinning facility" -
Proceedings, ISMA 2012, Leuven, Belgium, 2012
A new large spinning facility has been built in Germany representing a world class unique test facility for testing large rotating systems. In order to assess the capabilities of the system a validated Finite Element model is required. To obtain such a model a two-step procedure was applied:
In a first step, vibration tests were conducted focusing on the rigid body frequencies of the resiliently mounted system as well as on its basic elastic behavior (natural frequencies, modal damping, and mode shapes). In a second step, a Finite Element model was created and subsequently validated with the help of the obtained vibration test data.
The paper will present the testing approach and the model validation results obtained by application of computational model updating techniques. All in one the employed two-step procedure provided valuable insight into the dynamics of the facility next to a validated Finite Element model of high fidelity.
- Schedlinski C.:
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- Schedlinski C. et al.:
"Nutzung numerischer Optimierungsmethoden für die Verbesserung gekoppelter Fluid/Struktur-Analysen von Gesamtkraftfahrzeugmodellen" -
DAGA Conference 2011, Düsseldorf, Germany, 21.-24. March 2011
Um treffsichere Aussagen über das akustische Verhalten im Innenraum von Kraftfahrzeugen zu erhalten, ist, neben der genauen Kenntnis der Massen, Dämpfungen und Steifig-keiten des Systems, auch eine ausreichende Kenntnis des Absorptionsverhaltens erforderlich.
In dieser Veröffentlichung werden verschiedene Anwen-dungsbereiche für numerische Optimierungs¬methoden vorgestellt, die sowohl eine Verbesserung der struktur-mechanischen Eigenschaften, als auch der akustischen Absorptionseigenschaften ermöglichen.
Die Anwendung wird anhand einer Rohkarosserie mit Anbauteilen demonstriert, welche im Rahmen eines Arbeitskreises der deutschen Automobilindustrie untersucht wurde. Ziel war die Entwicklung von Strategien zur generellen Verbesserung der Prognosegüte der eingesetzten FE-Berechnungsmodelle für akustische Anwendungen.
- Schedlinski C. et al.:
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- Schedlinski C., Scharpf P. D., Weber M.:
"A strategy for experimental investigation of machine tool dynamics" -
Proceedings, ISMA 2010, Leuven, Belgium, 2010
In this paper a three step strategy for experimental investigation of machine tool dynamics is presented that is based on dynamic flexibility measurements, experimental modal analysis, and output only modal analysis. By example of a large scale combined outer diameter milling/turning machine it will be shown that valuable insight into the dynamics of the machine can be obtained which can subsequently be used for machine performance optimization.
- Schedlinski C., Scharpf P. D., Weber M.:
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- Schedlinski C. et al.:
"Untersuchungen zur Erfassung von Absorption bei gekoppelten Fluid/Struktur-Analysen von Gesamtkraftfahrzeugmodellen" -
VDI-Tagung "Schwingungsanalyse und Identifikation", Leonberg, Germany, 23.-24. March 2010
Um treffsichere Aussagen über das akustische Verhalten im Innenraum von Kraftfahrzeugen zu erhalten, ist eine ausreichende Kenntnis des Absorptionsverhaltens erforderlich. In dieser Veröffentlichung werden Möglichkeiten vorgestellt, die einen vergleichsweise einfachen Weg zur lokalen Erfassung von Absorption bei Gesamtkraftfahrzeugmodellen aufzeigen. Die Anwendung wird am Beispiel einer Rohkarosserie mit Anbauteilen demonstriert.
- Schedlinski C. et al.:
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- Schedlinski C., Dufour K-H. and Paysan G.:
"Anwendung einer Strategie zur Validierung komplexer Finite Elemente Modelle auf das Gesamtmodell eines modernen Flugzeugtriebwerks" -
VDI-Tagung "Schwingungsanalyse und Identifikation", Leonberg, Germany, 23.-24. March 2010
Die zielsichere Validierung von FE-Modellen hoher Komplexität bereitet auch heute noch vielfach Schwierigkeiten. In dieser Veröffentlichung wird daher eine systematische Strategie basierend auf experimenteller Modalanalyse und computerunterstützter Modellanpassung vorgestellt, die es ermöglicht, diese Schwierigkeiten zu beseitigen. Zur Illustration wird die konsequente Anwendung auf das Gesamtmodell eines modernen Flugzeugtriebwerks gezeigt.
- Schedlinski C., Dufour K-H. and Paysan G.:
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- Geuppert B., Kugler J. and Wagner F.:
"Optimierung des Schwingungsverhaltens bei Objektiven für die Mikrolithographie" -
VDI-Tagung "Schwingungsanalyse und Identifikation", Leonberg, Germany, 23.-24. March 2010
Mikrolithographie ist ein optisches Verfahren zur Herstellung von Computerchips. Da die Strukturdimensionen der Chips im Nanometerbereich liegen, darf das Objektiv, das die Abbildung ermöglicht, Bildschwingungen nur im Subnanometerbereich verursachen. Im Folgenden wird dargestellt, wie Bildschwingungen berechnet und optimiert werden. Dabei sind gedämpfte Tilger eine Möglichkeit optimale Schwingungseigenschaften des Objektivs zu erreichen. Abschließend wird ein Ausblick auf die Besonderheiten des dynamischen Verhaltens von Systemen der EUV-Lithographie, der Lithographietechnik für die Zukunft, gegeben.
- Geuppert B., Kugler J. and Wagner F.:
