Experimentelle Strukturanalyse durch Modalkräfte mit transienten Lasten

Abstract

Moderne Raumfahrtsysteme werden üblicherweise hinsichtlich der zu erwartenden dynamischen Belastungen während der Mission durch ein- oder mehrachsige Gleitsinustests qualifiziert. Dieses Testverfahren stößt an seine Grenzen, wenn das zu qualifizierende Bauteil wegen seiner Gröse nicht mehr auf vorhandene Vibrationsanlagen gespannt werden kann. Als Alternative stellt der Beitrag die Qualifikation durch Modalkräfte vor. Modalkräfte sind an der Struktur angreifende Einzelkräfte, die in der Lage sind, einzelne Resonanzen isoliert zu erregen. Sie können durch mobile elektrodynamische Erreger aufgebracht werden. Um die Anzahl der Lastzyklen zu minimieren und gleichzeitig bei erhöhter Lastamplitude die Resonanz zu treffen, werden schmalbandige Gleitsinussignale vorgeschlagen, die die geforderten Lasten in einer Strukturresonanz hervorrufen sollen. Der Aufsatz beschreibt die grundsätzlichen Überlegungen zu dem Verfahren. Dabei wird auch gezeigt, wie die bei hohen Lasten zu erwartenden strukturellen Nichtlinearitäten berücksichtigt werden können. Das Verfahren wurde zur Qualifikation des Europäischen Roboter Arms (ERA) entwickelt und im Herbst 2000 eingesetzt. Erfahrungen aus den Versuchen werden im Aufsatz berichtet, Ergebnisse exemplarisch vorgestellt und diskutiert. Vor- und Nachteile der vorgeschlagenen Vorgehensweise zur experimentellen Strukturanalyse durch Modalkräfte mit transienten Lasten werden erörtert.