Development of a Numerically Efficient Model for the Dynamics of Revolute Clearance Joints in Adjustable Stator Cascades

Autor*in: Daniel Schurzig

ISBN: 978-3-95900-082-6

Dissertation, Leibniz Universität Hannover, 2016

Herausgeber*in der Reihe: Jörg Wallaschek

Band-Nr.: IDS 03/2016

Umfang: 144 Seiten, 71 Abbildungen

Schlagworte: Mehrkörpersysteme, spielbehaftete Gelenke, Modellierung, Stöße, Reibung, Schwingungsdämpfung, Leitschaufeln, multibody systems, clearance joints

Kurzfassung:  Bei der Entwicklung und Auslegung von Maschinen spielt insbesondere bei hochdynamisch betriebenen Systemen die Berücksichtigung von Resonanzen eine wichtige Rolle. Unglücklicherweise wird die Vorhersage solcher Resonanzfrequenzen durch im System vorhandene spielbehaftete Gelenke und Koppelstellen stark erschwert, sodass zuverlässige Simulationen mit kommerziellen Anwendungen teilweise nicht mehr möglich sind. In dieser Arbeit wird eine Simulationsmethode entwickelt und angewendet, welche das dynamische Verhalten von Mehrkörpersystemen unter Berücksichtigung von Reibung und Stößen in spielbehafteten Lagerungen zuverlässig vorhersagen kann. Besonderer Fokus wird dabei auf die physikalisch plausible und recheneffiziente Modellierung der nichtlinearen Kontaktvorgänge gelegt. Die Methodik wird experimentell validiert und anschließend zusammen mit weiteren experimentellen Untersuchungen dazu verwendet, das dynamische Verhalten verstellbarer Leitschaufelkränze zu analysieren. Dominante nichtlineare Resonanzen werden dabei identifiziert und die dazugehörigen Schwingungsformen charakterisiert. Des Weiteren wird die Möglichkeit der Nutzung des in den Gelenken vorhandenen Spiels für die Minimierung entstehender Schwingungsamplituden aufgezeigt.