Modalanalyse von Eigenformen und Betriebsschwingungen
| Bitte kontaktieren Sie uns unter: |
|---|
| +49 (0)234 / 587 - 6000 |
| vibration@akuvib.de |
| Online Anfrage stellen |
Ermittlung von Resonanzfrequenzen, Dämpfungen und den dazugehörigen Schwingungsformen
Mit Hilfe der Modalanalyse bieten wir Ihnen die Möglichkeit Ihre Bauteile schwingungstechnisch zu optimieren. Die Modalanalyse bestimmt die Eigenfrequenzen, Dämpfungen und Eigenschwingformen eines Systems.
Aus den Eigenfrequenzen und Dämpfungen kann auf das Resonanzverhalten der Struktur geschlossen werden. Die Eigenschwingungen sollen zeigen, wie das System in den Resonanzen schwingen wird bzw. welche Teile des Systems sich im Betrieb zu großen Amplituden aufschaukeln werden.
Neben der Modalanalyse bietet AKUVIB auch die Möglichkeit zur Durchführung von Betriebsschwingformanalysen oder der Resonanzermittlung auf dem Shaker. Hierbei werden die Schwingungsantworten des Prüflings an beliebigen Stellen bei einer Anregung durch ein Sinus- oder Rauschprofil ermittelt. Die Resonanzermittlung oder weiterführende Schwingungsprüfungen können auch mit gleichzeitiger Überlagerung von Temperatur- oder Klimaprofilen durchgeführt werden.
Häufig gestellte Fragen
Was ist eine Eigenfrequenz?
Die Eigenfrequenz ist die Frequenz, mit der ein Körper oder System von sich aus schwingt, wenn er einmal angeregt wird und danach frei schwingen kann – also ohne weitere äußere Einflüsse.
Was ist Modalanalyse?
Die Modalnalyse ist ein Verfahren zur Untersuchung der dynamischen Eigenschaften eines mechanischen oder strukturellen Systems. Sie dient dazu, die sogenannten Eigenfrequenzen, Modenformen (Schwingungsformen) und Dämpfungen eines Systems zu ermitteln – also wie ein Bauteil oder eine Struktur auf Schwingungsanregungen reagiert.
Wie kann man die Eigenfrequenz messen?
Die Eigenfrequenz eines Bauteils oder Systems lässt sich mit verschiedenen Methoden messen, je nach Art des Objekts und Ziel der Messung. Hier findest du eine Übersicht über die gängigen Verfahren und deren Funktionsweise:
1. Impulsexcitation / Schlagmethode (Hammerschlag)
Wie es funktioniert:
- Ein Bauteil wird mit einem modalen Hammer (instrumentierter Vorschlaghammer mit Kraftsensor) angeschlagen.
- Die resultierenden Schwingungen werden mit einem Beschleunigungsaufnehmer (Accelerometer) gemessen.
Was man bekommt:
- Frequenzgangfunktion (FRF)
- Die Peaks im Frequenzspektrum zeigen die Eigenfrequenzen.
Vorteile:
- Einfach, schnell, kein großer Aufbau
- Gut für Labor und kleinere Bauteile
2. Schwingungserregung mit Shaker (Sinus-Sweep-Methode)
Wie es funktioniert:
- Ein elektromagnetischer Shaker regt das Bauteil oder System mit einem sinusförmigen Signal an.
- Frequenz wird langsam durchgefährt (Sweep), z.B. 0–500 Hz.
- Sensoren messen die Schwingungsantwort.
Was man bekommt:
- Amplitudenmaximum = Eigenfrequenz (Resonanzpunkt)
Vorteile:
- Präzise
- Ideal für strukturmechanische oder akustische Analysen
- Wird oft in der Modalanalyse verwendet
3. Akustische oder optische Messung (z.B. Laser-Vibrometer)
Wie es funktioniert:
- Berührungslose Anregung (z.B. mit Lautsprecher oder Elektromagnet)
- Berührungslose Messung mit einem Laser-Doppler-Vibrometer
- Analyse erfolgt über das Frequenzspektrum
Vorteile:
- Keine Sensoranbringung nötig
- Besonders gut für kleine, empfindliche oder heiße Objekte
- Genaue Lokalisierung möglich
4. Smartphone-Methode (für einfache Messungen)
Wie es funktioniert:
- Einfache Anwendungen (z.B. für Brücken, Masten oder Platten)
- Nutzung der internen Sensoren eines Smartphones (Beschleunigung, Mikrofon)
- Apps werten das Frequenzspektrum aus
Vorteile:
- Schnell und günstig
- Gut für Grobanalyse oder Ausbildung
5. Numerisch-experimentelle Kombination
- CAD-Modell + FEM-Analyse liefert theoretische Eigenfrequenzen
- Diese werden durch reale Messungen (z.B. mit dem Hammer oder Shaker) validiert
Wann wählt man welches Verfahren?
| Verfahren | Typisches Einsatzgebiet | Präzision | Aufwand |
|---|---|---|---|
| Impulshammer | Bauteile, Labor | Hoch | Mittel |
| Shaker-Sweep | Modal-, Struktur-, Fahrzeuganalyse | Sehr hoch | Hoch |
| Laser-Vibrometer | Kleine Strukturen, empfindliche Bauteile | Sehr hoch | Hoch |
| Smartphone / App | Ersteinschätzung, einfache Objekte | Niedrig | Gering |
| FEM + Messung | Produktentwicklung, Simulation validieren | Sehr hoch | Hoch |