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Betriebsschwingungsanalyse in technischen Systemen mit Laser-Doppler-Vibrometer

Parallele 3D-Schwingungsmessung mit Mehrkanalvibrometer. Foto: Cao

Structral Health Monitoring (SHM) mit Mehrkanalvibrometer

Dipl.-Ing. Xiaodong Cao

 

Stand der Technik/Motivation

  • Einpunkt-Datenerfassung bei transienten Schwingungen
  • Full-Field Datenerfassung durch 3D-Scanning-Laser-Doppler-Vibrometer bei stationären Schwingungen

Methoden

  • Zusätzliche örtliche Auflösung durch Paralleltechnik mit Mehrkanalvibrometer bei transienten Schwingungen
  • Nutzbare Schwingformen bis 100 kHz durch Einsatz der Laseranregung

     

Publikationen

    1. X. Cao, B. Tarigan, C. Rembe and H. Schwarze:
      Vibration-based white etching cracks detection at rolling contact bearings.
      In: tm - Technisches Messen. Vol. 85, Issue 6, pp. 443-453, June 2018.
      DOI:
      10.1515/teme-2017-0141
    2. X. Cao, B. Tarigan, H. Schwarze and C. Rembe:
      Damage Identification at rolling contact bearings.
      In: tm - Technisches Messen. Vol. 84, Issue s1, pp. 34-41, Sept. 2017.
      DOI:
      10.1515/teme-2017-0029.

    Flächige  Schwingungsmessung mit Laser-Doppler-Vibrometrie

    Dipl.-Ing. Xiaodong Cao

     

    Stand der Technik/Motivation

    • Industrielles Scanning-Laser-Doppler-Vibrometer
    • Robotergesteuertes 3D-Scanning-Laser-Doppler-Vibrometer

    Methoden

    • Alternative Lösung durch Kombination aus 1D-Laser-Doppler-Vibrometer und Industrieroboter 
    • Einsatz von Mehrkanalvibrometrie

    Forschungsergebnisse

    • 3D-Scanning Vibrometer, das mit einem Einpunktkopf und einem Robter realisiert wurde lässt sich flexibel für Schwingungen bis 23 kHz einsetzen.
    • Einfluss von gezielt eingebrachten Schweißnähten auf die Schwingungsleitung und Dämpfung kann mit dem Vibrometerrobotersystem gemessen werden.

    Publikationen

    1. X. Cao, R. Schmelter, T. Ziemer, A. Lohrengel and C. Rembe:
      Analyse von Plattenschwingungen mit einem robotergesteuerten 1D Vibrometer zur Charakterisierung des Einflusses lokaler Materialinhomogenitäten.
      In: Fakultät für Mathematik/Informatik und Maschinenbau, Technische Universität Clausthal (Hrsg.): Technical Report Series. Fac3-16-02. Oct. 2016.

     

    3D-Laser-Doppler-Vibrometer
    Spectra of an original steel plate and a modified steel plate

    Untersuchung und Optimierung der Körperschallübertragung in technischen Systemen

    Dipl.-Ing. Xiaodong Cao

     

    Stand der Technik/Motivation

    • Methode der Körperschallcharakterisierung für SDOF- und MDOF-gekoppelte Systeme
    • Fehlende Methode für flächenhaft gekoppelte Systeme

    Forschungsaktivität

    • Abbildung des Systems mit Finite-Elemente-Modell und Abgleich der Modellparameter mit Model-Updating-Verfahren anhand der Messdaten aus der Fullfield-Schwingungsmessung
    • Berechnung der Körperschallübertragung im System anhand des abgeglichenen Modells
    • Optimierung der Körperschalleigenschaft des Systems anhand des FE-Modells

    Forschungsergebnisse

    • Körperschallenergiefluss an über Schraubverbindungen zusammengefügten Strukturen muss hochaufgelöst über FEM-Modelle simuliert werden.
    • FEM-Modele müssen über Model-Updating-Verfahren a die physikalische Realität angepasst werden, damit der Energiefluss korrekt bestimmt werden kann.

    Pubikationen

    1. X. Cao, S. Backhaus, R. Scheidl and C. Rembe:
      Numerical and Experimental Analysis of structure-borne Sound Transmission in Coupled Systems.
      In: Proceedings of the 12th Int. Conference on Vibration Measurements by Laser and Noncontact Techniques, Ancona, Italy, 2016.
      DOI: 10.1063/1.4952681.

     

     

     

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