Zur experimentellen Modalanalyse bei nichtlinearem Strukturverhalten

摘要

Ziel des von der Europaischen Weltraumagentur ESA geforderten und von EADS Astrium, Toulouse, gefuhrten Projekts DYNAMITED (DYNamics AssessMent and Improvement of TEst Data) ist die Verbesserung der Verfahren zur Durchfuhrung und Auswertung von Vibrationstests an Satellitenstrukturen. Bei den Auswerteverfahren stehen dabei die Erkennung, die Identifikation, die Quantifizierung und die Vorhersage nichtlinearen Strukturverhaltens im Vordergrund. Die gegenwartig eingesetzten Verfahren zur Auswertung von Rutteltisch- Testdaten von Raumfahrtstrukturen basieren meist auf der Annahme linearen Strukturverhaltens. Die Verschiebungen und die Grossenanderungen der Resonanzspitzen wie sie im Fall nichtlinearen Strukturverhaltens auftreten, werden in der Praxis meist nur naherungsweise in globaler Form berucksichtigt. Um eine Uberbeanspruchung der Struktur wahrend der Qualifikationsversuche auf dem Rutteltisch zu vermeiden, wird die dynamische Antwort an spezifizierten Orten durch Absenkung der Tischbeschleunigung in den Resonanzbereichen derart geregelt, dass spezifizierte Werte nicht uberschritten werden ("input notching"). Diese Vorgehensweise bewirkt fur jedes Profil der Tischbeschleunigung ein quasilineares Strukturverhalten, was die Anwendung der gebrauchlichen linearen Verfahren der Experimentellen Modalanalyse ermoglicht. Fur die drei bei der Strukturqualifikation benutzten Tischbeschleunigungsprofile ("low level, intermediate level, qualification level") liefert die experimentelle Modalanalyse dann aber unterschiedliche Modaldaten, da bei nichtlinearem Strukturverhalten die gemessenen, auf die Tischbeschleunigung bezogenen Strukturantworten (Transmissibilitaten), bei jedem Profil unterschiedliche Verschiebungen und Grossenanderungen der Resonanzspitzen aufweisen. In dem Beitrag wird ein Verfahren vorgestellt, welches die Bestimmung der modalen Daten fur beliebige nicht gemessene Tischbeschleunigungen ermoglicht. Ausgangspunkt sind die Modaldaten, die aus den Transmissibilitaten bei konstanten aber verschiedenen Tischbeschleunigungen mit Hilfe der klassischen Experimentellen Modalanalyse ermittelt worden sind. Die Anwendung einer Inter- und Extrapolationstechnik auf diese Modaldaten ermoglicht eine Bestimmung der Modaldaten in Abhangigkeit von beliebigen nicht gemessenen Tischbeschleunigungen, die dann zur Berechnung der Strukturantworten benutzt werden konnen. Es werden Ergebnisse einer Anwendung des Verfahrens auf die Vibrationstestdaten einer typischen STM - Struktur eines Satelliten (Structural Test Model) vorgestellt.