Theoretische und experimentelle Untersuchungen zur aktuatorischen und sensorischen Nutzung adaptiver spiralförmiger Strukturen

Abstract

In der vorliegenden Arbeit wird untersucht, wie adaptive spiralförmige Strukturen als Rotations-sensor und -aktuator in einer schwingungsisolierten Lagerung eingesetzt werden können. Zunächst werden die Anforderungen an die Aktuatoren und Sensoren in einer aktiven schwin-gungsisolierenden Lagerung ermittelt. Dies führt zu dem Konzept einer aktiven Spiralfeder. Es werden ausführlich ihre Funktionsweise, mögliche Ausführungen und Anwendungsgebiete be-trachtet. Anschließend erfolgen theoretische Untersuchungen, welche unter anderem die Bestimmungder Auslenkung und der Eigenfrequenzen zum Ziel haben. Auch die optimalen Applikationsorte der aktiven Elemente und das Verhalten der aktiven Spiralfeder als Sensor werden untersucht. Zu-dem erfolgt eine Parametervarition an einem FEM-Modell der Feder, um den Einfluss ihrer Geo-metrieparameter zu ermitteln. Abschließend werden Prototypen der aktiven Spiralfeder aufgebaut und umfangreiche Messun-gen an ihnen durchgeführt. Die Messergebnisse dienen zum besseren Verständnis des Verhal-tens der Feder sowie zur Validierung der theoretischen Betrachtungen und der FEM-Simulationen.