Körperschall/Luftschall

Bestimmung der Transmission, Reflexion und Absorption

Zur Simulation der Körperschallausbreitung und Luftschallabstrahlung bei großen Strukturen (z. B. im Schiffbau) kommen heutzutage vermehrt Energie-FE-Methoden oder die Statistische Energieanalyse (SEA) zum Einsatz. Bestandteil dieser Methoden ist das Zerlegen des Gesamtsystems in Substrukturen. Da zwischen den Substrukturen Trennflächen bestehen, an denen der Körperschall und damit die fließende Körperschallenergie ausgetauscht wird, ist die Kenntnis der Körperschallübertragung an diesen Trennflächen notwendig. Die Grenzen zwischen Substrukturen werden u.a. an Stellen gezogen, an denen Unstetigkeiten in der Struktur vorliegen. Das können z.B. Querschnittswechsel in der Geometrie oder Fügestellen, wie bspw. Schweißnähte sein. An solchen Unstetigkeiten (=Impedanzsprünge) kommt es neben einer Transmission des Körperschalls auch zu einer Reflexion. Um die Substrukturen zu einem funktionierenden Gesamtsystem zusammenzusetzen, sind Koppelfaktoren nötig, die den Anteil der transmittierten und reflektierten Energie an den Trennflächen beschreiben. Zur Untersuchung des Einflusses verschiedener Trennflächen auf die Körperschallausbreitung wird im Rahmen einer Forschungsarbeit an unserem Fachgebiet ein Prüfstand zur Messung der Reflexion und Transmission des Körperschalls an Koppelstellen betrieben und weiterentwickelt. Aktuelle Forschungen haben ergeben, dass die bisher bekannten Messmethoden eine große Messunsicherheit hervorrufen, was zu großer Streuung in den gemessenen Koppelfaktoren führt, weshalb eine robustere Messmethode erforscht wird. Die für unterschiedliche Koppelstellen gemessenen Koppelfaktoren dienen im Rahmen eines Forschungsvorhabens (EPES), unter Beteiligung mehrerer Universitäten und Industriepartnern, zur Validierung des im Projekt entwickelten Simulationswerkzeugs.

Ähnliche Messunsicherheiten treten auch bei der Vermessung von Dämpfungsmaterialien im Kundt’schen Rohr auf. In einer aktuellen Forschungsarbeit wird derzeit am Fachgebiet untersucht, bei welchen Abläufen (bspw. der Montage der Proben) die größten Unsicherheiten auftreten und wie sich diese kontrollieren lassen.

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