Optimal Positioning and Integration of Acoustic Black Holes into Prepared Structures during Early Design Stages

Das Projekt ist Teil des DFG-Schwerpunktprogramms (SPP) 1897: "Calm, Smooth and Smart - Novel Approaches for Influencing Vibrations by Means of Deliberately Introduced Dissipation". In vielen ingenieurstechnischen Anwendungen werden dissipative Prozesse stark vereinfacht modelliert und dadurch eine gezielte Auslegung des Schwingungsverhaltens schwer bis unmöglich gemacht. Daher steht in diesem SPP die grundlegende Erforschung von Dämpfungs- bzw. Dissipationsmechanismen im Vordergrund. Hauptziel des SPP ist es, das nötige Wissen für eine optimale Ausnutzung dissipativer Effekte in der strukturdynamischen Auslegung zu schaffen. Weitere Infos zum SPP "Calm, Smooth and Smart" auf die folgende Link.

Die Vorbereitung einer Struktur für passive Dämpfungsmaßnahmen im frühen Produktentwicklungsprozess könnte den Dämpfungseffekt erhöhen und Kosten senken. Eine effektivere Dämpfung kann durch eine Verbesserung des lokalen Dämpfers oder eine Modifikation der Wellenausbreitung in der Trägerstruktur erreicht werden. Idealerweise gehen diese Maßnahmen in einer Methode auf. Akustische Schwarze Löcher sind lokale passive Dämpfungssysteme mit einem unverkennbar hohen Potential. Künstlich erzeugte Vertiefungen führen zu einem "Einfangen" von Wellen, einer Reduzierung der Wellenausbreitungsgeschwindigkeit und einer Steigerung der Amplituden, wodurch sie eine optimale Dämpfungsposition darstellen. Der Hauptvorteil ist eine Gewichtsreduktion bei gleichzeitiger Senkung der Lärmbelastung. Diese Tatsache könnte den Konflikt zwischen Leichtbau und akustischer Qualität abmildern. Das volle Potential Akustischer Schwarzer Löcher kann nur mit einer strukturellen Integration in frühen Produktentwicklungsphasen erreicht werden. Der Einfluss einer Vorbereitung der Trägerstruktur auf diese lokalen Dämpfungssysteme wird als entscheidend gesehen und wurde noch nicht untersucht. Hauptziele dieses Projekts sind zwei Methoden hinsichtlich der Positionierung Akustischer Schwarzer Löcher innerhalb einer Struktur sowie deren Integration. Letzteres wird mit strukturellen Modifikationen realisiert, die die Wellenausbreitung beeinflussen: Die Körperschallenergie soll gezielt in Richtung der lokalen Dämpfungsmaßnahme gelenkt werden, um Akustische Schwarze Löcher besser auszunutzen. Das umfassende und abschließende Ziel dieses Projektes ist die Zusammenführung der Erkenntnisse über die Positionierung sowie Integration. Die resultierende Methode wird Ingenieuren helfen, Akustische Schwarze Löcher in frühen Produktentwicklungsphasen zu betrachten und eine hoch effiziente und ökonomische beruhigte Struktur zu entwickeln.