Einfluss der geometrischen Form von akustischen schwarzen Löchern auf die Strukturdynamik von Glasfaserverbundplatten

Kurzfassung

Die Methode der akustischen schwarzen Löcher ist eine passive Methode zur Schwingungsberuhigung, welche durch eine gezielte Veränderung der Struktur wirkt. Durch eine Verringerung der Dicke einer Struktur und die Aufwendung einer dünnen Dämpfungsfolie innerhalb des geschwächten Bereichs kann die Schwingungsenergie innerhalb dieses als akustisches schwarzes Loch bezeichneten Bereichs dissipiert werden. Bisher untersuchte Formen der schwarzen Löcher finden sich neben Ausläufen an Balken auch in Plattenstrukturen wieder. Allerdings sind bei Platten bislang lediglich kreisförmige, trichterartig zulaufende schwarze Löcher untersucht worden. Diese Arbeit beschäftigt sich zum einen mit der Variation dieser Kreisform zu elliptischen und quadratischen schwarzen Löchern, zum anderen mit dem Einfluss der Ausrichtung elliptischer Formen auf der ebenen Plattenstruktur. Sowohl durch experimentelle Beobachtungen als auch durch numerische Untersuchungen wird gezeigt, dass durch die Formen zwar eine Verschiebung der Maxima in der Übertragungsfunktion auftritt, die Höhen der Maxima jedoch auf einem selben Niveau liegen wie bei der Kreisform. Somit ist keine Verschlechterung des untersuchten Effekts durch verschiedene Geometrien der akustischen schwarzen Löcher zu beobachten. Bei verschiedenen Grundflächen der Struktur kann eine der untersuchten Formen gegenüber den anderen Formen entweder aufgrund des gegebenen Platzes oder der Lage der Maxima im Frequenzgang der Übertragungsfunktion besonders vorteilhaft sein. Des Weiteren wird die Vermutung aufgestellt, dass die Ausrichtung der elliptischen schwarzen Löcher im Bezug auf die Kraftanregung einen Einfluss auf die cut-on-frequency hat. Dies ist die Frequenz, ab der durch das schwarze Loch effiziente Dämpfung auftritt und stellt somit einen wichtigen Faktor bei der Auslegung eines akustischen schwarzen Lochs dar. Mit dieser Methode können in Zukunft beispielsweise Autodächer, welche heutzutage vollflächig mit Dämmmatten ausgestattet sind, mit einem gezielten, nur geringflächig notwendigem Dämpfungsbelag versehen werden. Dadurch kann sowohl am Autodach als auch bei dem notwendigen Dämpfungsbelag deutlich an Masse gespart werden.