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     Was passiert, wenn ein Bauteil im Betrieb zufällig in seiner Eigenfrequenz angeregt wird? In der Realität können daraus unerwünschte Resonanzen, übermäßige Schallabstrahlung – oder sogar Schäden resultieren.

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Ausgangslage & Relevanz

Moderne Maschinen und Fahrzeuge bestehen aus komplexen Strukturen, deren dynamisches Verhalten in der Entwicklung berücksichtigt werden muss. Frühzeitige Erkenntnisse anhand Eigenfrequenzen, modale Parameter und Übertragungsverhalten ermöglichen eine gezielte Optimierung von Bauteilen hinsichtlich Schwingungskomfort, Geräuschemissionen und Betriebssicherheit.

Herausforderung 

In der Praxis entstehen Störgeräusche oft durch ungewollte Resonanzen, die z.B. durch Kopplung von Eigenfrequenzen entstehen können. Ohne gezielte Analyse kann dies zu ungewünschten Effekten führen – mit Konsequenzen für Produktqualität, Kundenzufriedenheit und Wartungsaufwand. Besonders bei Fahrwerkskomponenten, Maschinenträgern oder Gehäusen ist ein systematischer Zugang zur Schwingungsdiagnose entscheidend.

Lösungsansatz
 

PAK bietet eine leistungsstarke Umgebung zur Durchführung experimenteller Modalanalysen sowie Operationeller Transferpfadanalysen (OTPA). Anhand definierter Messpunktfelder und geeigneter Anregungsmethoden – Impulshammer oder elektrodynamischer Shaker – werden Frequency Response Functions (FRFs) ermittelt, analysiert und visualisiert. Durch die Kombination aus Datenaufnahme, Analyse-Tools und 3D-Animation lassen sich Schwingungsphänomene sowohl im Ruhezustand als auch unter Betriebsbedingungen präzise erfassen.
 

 

Ablauf
 

  1. Vorbereitung - Definition des Messrasters, Auswahl der Sensorik, Modellierung der Geometrie
     
  2. Messung - Anregung durch Hammer (wandernd oder punktuell) oder Shaker (SIMO/MIMO); Aufnahme der Antwortsignale
     
  3. Analyse - Berechnung von FRFs, Identifikation von Moden und Eigenfrequenzen mittels FFT und Curve Fitting
     
  4. Interpretation & Optimierung - Visualisierung von Schwingformen, Abgleich mit FE-Simulationen, Ableitung konstruktiver Maßnahmen.

Ergebnisse
 

  • Frühe Identifikation kritischer Resonanzen
  • Gezielte Schwächung oder Verschiebung von Eigenfrequenzen
  • Schall- und Schwingungsoptimierung ohne trial-and-error
  • Validierung struktureller Optimierungen mit virtuellem Prototyping

Kundennutzen
 

✅ Verkürzung der Entwicklungszeit
 

✅ Vermeidung kostenintensiver Nacharbeiten
 

✅ Reduktion der akustischen Emissionen
 

✅ Verbesserte Lebensdauer und Betriebssicherheit

⭐️ Key Features

  • Unterstützung von SIMO- und MIMO-Messkonfigurationen
  • Ermittlung und Darstellung von FRFs nach Betrag, Phase und Kohärenz
  • 3D-Animation modaler und betrieblicher Schwingformen
  • Export als Bilder oder Filmsequenzen für Reports und Präsentationen
  • Integration von TPA- und OTPA-Analysen mit Matrixinversion oder Betriebsdaten
  • Kompatibilität mit FE-Modellen zur Validierung

 

Fazit

Strukturdynamische Analysen mit PAK ermöglichen eine gezielte, effiziente und fundierte Bewertung des vibroakustischen Verhaltens technischer Strukturen. Die Identifikation von Resonanzproblemen und die Optimierung der strukturellen Eigenschaften tragen maßgeblich zur Qualität, Akustik und Langlebigkeit eines Produkts bei – und sichern damit Wettbewerbsvorteile in der Entwicklung.

 


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