Zur Entwurfsoptimierung und Lärmminderung von vielen Komponenten in der Flug- und Raumfahrt müssen im mittleren Frequenzbereich verbesserte Verfahren zur Vorhersage von Strukturschwingungen und Lärmemissionen entwickelt werden, wohingegen bei niedrigen Frequenzen mit der FEM (Finite Elemente Methode) und BEM (Randelementemethode) und bei hohen mit der statistischen Energieanalyse und Energie-FEM ausreichend genaue Verfahren zur Verfügung stehen. In diesem Zusammenhang wird im vorliegenden Beitrag die Anwendung einer speziellen FEM zur Vorhersage des strukturdynamischen Verhaltens von verschiedenen Flugzeugrumpfstrukturen im mittleren Frequenzbereich beschrieben, wobei auf die theoretischen Grundlagen und experimentelle Validierung näher eingegangen wird. Untersucht werden zwei unterschiedliche Rumpfstrukturen: der ATC (Aluminum Testbed Cylinder) sowie ein Rumpfelement aus Aluminium. Anhand von grafischen Darstellungen werden konstruktiver Aufbau und Dimensionen der Elemente beschrieben. Für beide Strukturen werden in MSC/PATRAN die geometrischen und FE-Modelle hergeleitet und eine Modalanalyse nach der 'Lanczos'-Methode durchgeführt. Generell besteht im mittleren Frequenzbereich das Problem darin, daß die für die anderen Frequenzen gültigen Annahmen (wie hohe Modaldichten u.a.) nicht mehr gültig sind und weil die Wellenlänge der Strukturschwingung mit steigender Frequenz abnimmt, weshalb das FE-Netz wesentlich feiner sein muß, was heutzutage jedoch aufgrund der hohen Computerleistungen realisiert werden kann. Zur Durchführung der Strukturanalyse werden verschiedene FE-Modelle angewendet (Freiheitsgrade zwischen 60000 und 141000). Darstellung und Diskussion der rechnerischen und experimentellen Resultate anhand von Tabellen. Vergleich der Resultate für die Modalformen (bis zur sechsten Oberschwingung) zwischen Meßwerten und der mit verschiedenen Modellen (Stab-, Balken-, Festkörper und Plattenmodell) berechneten Werte mit Fehlerbetrachtung. Behandlung von weiteren theoretischen Aspekten.


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    Title :

    Finite element model development for aircraft fuselage structures


    Additional title:

    Entwicklung eines Finite-Elemente-Modells für Flugzeugrumpfstrukturen


    Contributors:

    Published in:

    Sound and Vibration ; 35 , 1 ; 32-38


    Publication date :

    2001


    Size :

    7 Seiten, 11 Bilder, 4 Tabellen, 8 Quellen



    Type of media :

    Article (Journal)


    Type of material :

    Print


    Language :

    English




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