Betriebsschwingungsanalyse in technischen Systemen mit Laser-Doppler-Vibrometer

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, C. Rembe:
   Non-Contact Damage Detection under Operational Conditions with Multipoint Laservibrometry.
   ^{In: sensors (Special Issue: Full-Field Optical Measurement Techniques for Damage Assessment). Vol. 20, Issue 3, 732, Jan. 2020.
   DOI: 10.3390/s20030732}
2. 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}
3. 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}

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.}

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 an 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.}