Prof. Woschke

Prof. Dr.-Ing. Elmar Woschke

Fakultät für Maschinenbau
Institut für Mechanik (IFME)
Gebäude 10, Universitätsplatz 2, 39106 Magdeburg, G10-049
Projekte

Aktuelle Projekte

Experimental and analytical investigation of further developments of Fatigue Damage Spectrum (FDS)
Laufzeit: 01.04.2022 bis 30.06.2026

The Fatigue Damage Spectrum (FDS) is a popular method used in the industry to execute accelerated vibration testing for mechanical components and structures. This method uses acceleration test signals in time domain to derive vibrational velocity which in turn is used for obtaining induced mechanical stresses. Taking the SN-curve properties (slope and intercept) of the material and linear damage accumulation model (Palmgren/Miner) in account, the damage for the component is derived in frequency domain. The core of the process now comes into action by reducing the time of the test signal and preserving the damage content in each frequency band constant. The accelerated signal is converted back into time signal from frequency domain using a distribution function. This process ensures keeping the damage content in each frequency band constant while accelerating testing times on testbenches.
The process uses the relationship between vibrational velocity and mechanical stress to deduce the damage. Other vibrational parameters like acceleration for the dependency of mechanical stresses has also been investigated in recent times. However, the choice of parameter lies completely with the user. This study aims to aid the user in the choice of parameter by conducting experiments on an electrodynamic shaker and analysing the dependency of mechanical stresses on various vibrational parameters. As mentioned before, the slope of the SN-curve plays an integral part in determining the damages incurred. Here the question arises how would the results of FDS change if SN-curve parameters are varied for the same material (for example, parameters from FKM Guidelines, MIL standard or even from an experimentally determined SN-curve). The limits of FDS are investigated in this scenario. The transformation of the accelerated signal from frequency to time domain is undertaken with the help of a distribution function (often assumed to be Gauss) and a random phase distribution of the load amplitudes. In reality, loads are more often than not, non-Gaussian. From a new perspective, consideration of distribution functions like Lalanne, Dirlik as well as higher statistical moments like skewness and kurtosis are proposed for the reconstruction of the accelerated time signal. The research question arises here to which extent is the general assumption of a distribution function is valid and if necessary which additional information is required to achieve a better consensus between calculated and experimental results.
Experiments are conducted on an electrodynamic shaker with samples of structural steel and electro-grade copper. Stresses are measured using strain gauges and accelerations are measured using accelerometers as well as laser vibrometer. Test acceleration is done with the help of a data analysis software nCode from HBK. In parallel, FEM simulations as well as spectral methods of damage calculation are used to compare experimental results.

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Verbesserung der numerischen Effizienz von Rotordynamiksimulationen durch Anwendung der Scaled Boundary Finite Element Method zur Berechnung der hydrodynamischen Lagerung
Laufzeit: 01.07.2022 bis 30.06.2025

Die rotordynamischen Eigenschaften gleitgelagerter Systeme werden entscheidend durch die nichtlinearen Lagerkräfte beeinflusst. Bei schnelldrehenden, leicht belasteten Rotoren kommt es dadurch zu subsynchronen selbsterregten Schwingungen mit häufig großen Amplituden, welche die Lebensdauer der Komponenten reduzieren, kritische Schallemissionen verursachen und den Wirkungsgrad der Maschine beeinträchtigen können. Zur Prädiktion des komplexen Verhaltens, ist eine präzise Simulation erforderlich, welche die nichtlinearen Wechselwirkungen zwischen den Lagerkräften und Wellenschwingungen abbildet. Dazu wird die Bewegungsgleichung der elastischen Welle innerhalb eines Zeitschrittverfahrens mit der Reynoldsgleichung, welche den hydrodynamischen Druckaufbau im Gleitlager beschreibt, gekoppelt. Die Reynoldsgleichung muss daher in jedem Zeitschritt gelöst werden, was mittels numerischer Methoden, analytischer Approximationen oder auf Basis vorab berechneter Kennfelder geschieht. Numerische Berechnungsmodelle bieten eine hohe Genauigkeit, bringen jedoch einen erheblichen und oftmals inakzeptablen Rechenaufwand mit sich. Die deutlich schnelleren, analytischen Lösungen sind wiederum nur im Zusammenhang mit erheblichen Vereinfachungen möglich, welche zu ungenauen Simulationsergebnissen führen. Der Kennfeldansatz stellt gewissermaßen einen Kompromiss dar, wobei die Modellierungstiefe beschränkt bleibt.
Ein vielversprechender Ansatz zur Entwicklung einer numerisch effizienten Lösung ohne die erheblichen Einschränkungen analytischer oder auf Kennfeldern basierender Methoden ist die semi-analytische Scaled Boundary Finite Element Method (SBFEM). Die Grundlagen zur Lösung der Reynoldsgleichung mit der SBFEM wurden im Rahmen verschiedener Vorarbeiten hergeleitet und sollen nun weiterentwickelt werden, um den numerischen Aufwand weiter zu reduzieren und die Modellierungstiefe zu verbessern. Zur Reduzierung des numerischen Aufwands sollen höherwertige Ansatzfunktionen mit einem Algorithmus zur automatischen, adaptiven Netzverfeinerung und -vergröberung kombiniert und unterschiedliche Transformationen der Reynoldsgleichung untersucht werden, um die Lösung zu glätten. Eine weitere Strategie besteht darin, dem Zeitschrittverfahren eine Vorlaufrechnung voranzustellen, in der die in der SBFEM zu lösenden Eigenwertprobleme in einer Reihe entwickelt werden, was eine numerisch effiziente Approximation innerhalb der Zeitintegration ermöglicht. Um außerdem die Modellierungstiefe bzw. die Genauigkeit der SBFEM-Lösung zu verbessern, sind Strategien zur Einbeziehung masseerhaltender Kavitationsmodelle und zur Berücksichtigung der Wellenschiefstellung zu untersuchen. Im letzten Schritt soll die entwickelte Methodik verifizieren und hinsichtlich ihrer Effizienz analysiert werden. Zur Sicherstellung eines realistischen Kontexts erfolgt dies im Rahmen einer Rotordynamik- bzw. MKS-Formulierung, wodurch auch komplexe technische Gesamtsysteme simuliert werden können.

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Bestimmung der mechanischen Eigenschaften des Sakroiliakalgelenks eines Hundes durch bildgebende Messverfahren und Modelupdate in einem Mehrkörpermodell
Laufzeit: 01.01.2023 bis 31.12.2024

Das Sakroiliakalgelenk (SIG) ist die gelenkige Verbindung zwischen dem Kreuzbein und dem Darmbein und ist ein straffes, zusammengesetztes, nur wenig bewegliches Gelenk. Bei vielen Hunden kommt es im Alter zu einer Versteifung dieses Gelenks, wodurch dem Tier Schmerzen bei der Bewegung entstehen. Für eine Therapie sind bislang zu wenig Informationen über den Grad der Versteifung und dem eigentlichen Bewegungsumfang bekannt.
Folglich stellt eine Erfassung des Bewegungsumfangs von verschiedenen Individuen (gesunden und erkrankten) einen Schritt in die Richtung eines besseren Verständnisses des SIG-Syndroms dar. Die grundlegende Untersuchung der mechanischen Eigenschaften des SIG erfolgt post mortem an verschiedenen Individuen. Zur Bestimmung der Beweglichkeit des Gelenks wird das Kreuzbein fixiert und mittels Aktuatoren eine Bewegung am Darmbein erzwungen. Die dafür notwendigen Kräfte und die daraus folgende räumliche Bewegung von Darm- und Kreuzbein werden messtechnisch erfasst. Aus dem Verhältnis der so ermittelten kinematischen und dynamischen Größen lassen sich prinzipiell die translatorischen und rotatorischen Steifigkeiten des SIG bestimmen.
Da die Aufprägung von gerichteten Lasten am Darmbein zur gezielten Beanspruchung der einzelnen Bänder des Gelenks nicht möglich ist, werden die elastischen Parameter der Bänder mittels heuristischer Verfahren aus den zuvor ermittelten Messdaten bestimmt. Die Validierung dieser Methode erfolgt simulativ mit einem Mehrkörpermodell, welches das Darmbein, die Bänder und die Aktuatoren des Prüfstandes mit deren räumlicher Orientierung beinhaltet.

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"COCOON" - aCOustiC Optimized hOusiNg
Laufzeit: 01.06.2022 bis 30.11.2024

Simulationsbasierte und sensorisch funktionalisierte Gehäusekonzeptionierung

Im Rahmen des ZIM-Netzwerkes INSTANT werden vordergründig medizinische Fragestellungen erörtert. Das FuE-Projekt COCOON fokussiert innerhalb des Netzwerks die Verminderung von Geräuschbelastungen bei diagnostischen und interventionellen bildgeführten Verfahren.
Verschiedene medizinische Studien zeigen, dass andauernde hohe Geräuschpegel zu Konzentrationsschwächen, Stress, Beeinträchtigungen des Gedächtnisses, allgemeiner Leistungsminderung und anderen Erscheinungen bis hin zum Burnout-Syndrom führen können. Solche Stress- und Angstsituationen sind der Genesung von Patienten unzuträglich und führen zu längeren Behandlungszeiten und somit zu vermehrten Kosten. Auf der Seite des klinischen/medizinischen Personals können die Geräuschbelastungen, beispielsweise bei mehrstündigen bzw. mehreren aufeinanderfolgenden Interventionen zu Konzentrationseinbußen und Behandlungsfehlern führen.
Die Entstehung von lauten Geräuschen ist bei vielen Maschinen nicht oder nur mit Eingriff in die bestehende Struktur zu unterbinden. Allerdings können technische Maßnahmen ergriffen werden, um die Geräuschausbreitung und -weiterleitung zu behindern und somit die störenden Geräuschemissionen zu minimieren. Im Projekt COCOON werden Verfahren zur Konzeptionierung und Fertigung akustisch optimierter Gehäuse für medizinische Großgeräte erforscht, wodurch sich auch hinsichtlich Zulassung und verwendeter Materialien sehr hohe Ansprüche ergeben.
Des Weiteren wird der ambitionierte Ansatz verfolgt ein "Diagnosesystem” zur Zustandserfassung der Produktfunktionalität zu erforschen. Die frühzeitige Alarmierung bei Fehlfunktionen soll Geräteausfälle minimieren und kann so zur Produktüberwachung nach dem Inverkehrbringen beitragen.

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Eindringsimulation zur Ermittlung der Knochenbeanspruchung während Gelenkoperationen
Laufzeit: 01.01.2022 bis 30.06.2024

Moderne, schaftlose Schulterprothesen (Abbildung a) werden eingesetzt, um einen größeren Anteil der ursprünglichen Knochensubstanz zu erhalten und potenzielle Risiken konventioneller Schaftprothesen zu verringern (Herbster 2020). Sie sind so geformt, dass neu gebildetes Knochenmaterial durch sie hindurchwachsen kann, was eine gute Kraftübertragung zwischen Implanat und Knochen ermöglicht. Wie genau eine optimale Fixierung, also eine optimale Osseointegration erreicht bzw. stimuliert werden kann, ist jedoch nicht vollständig geklärt (Berth 2016).

Vor diesem Hintergrund besteht das Ziel dieses Projekts darin, die mechanische Beanspruchung im Oberarmknochen während der Operation unter Nutzung der Finite-Elemente-Methode zu simulieren. Mithilfe der Ergebnisse soll untersucht werden, ob eine oder mehrere mechanische Beanspruchungsgrößen, z.B. Spannungen oder elastische/plastische Dehnungen mit Messdaten der Zellaktivitiät im Knochen, die in Form vom SPECT/CT-Daten vorliegen, korrelliert werden können.

Der entwickelte Workflow sieht folgende Einzelschritte vor:

  1. Ableitung der relevanten Knochengeometrien sowie der genauen Lage des Implantats aus SPECT/CT-Daten (Abbildung b).
  2. Transformation der Geometrien sowie der Messdaten der Zellaktivität in eine Referenzlage für die Simulation.
  3. Ableitung eines FEM-Modells aus den CT-Daten, die in Form einer Punktewolke im dreidimensionalen Raum sowie der dazugehörigen Intensität aus der CT-Messung vorliegen (Abbildung c).
  4. Durchführung der Simulation mit geeigneten Materialmodellen und -daten (Abbildung d).
  5. Auswertung der Simulationsgergebnisse und Korrelation mit Messdaten der Zellaktivität in der Nähe des Implantats.

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Optimierung des Hammerwurfs mittels parametrierter synthetischer Bewegungskinematik in einem Mehrkörpermodell
Laufzeit: 01.07.2022 bis 30.06.2024

Die Sportart Hammerwurf ist eine sehr technische Disziplin, bei der die Ausführung der Bewegung maßgeblich das Resultat, also eine hohe Wurfweite, beeinflusst. Es gibt viele Ansätze für die Unterstützung des Techniktrainings, die auf messtechnischen Daten und Bilderfassung beruhen. Dabei werden die Beschleunigungen und Ortskurven von Athlet und Hammer erfasst und können mit Zieldaten verglichen werden. Durch Mehrkörpersimulation des Hammerwurfs, bei dem die Kinematik der Handbewegung mittels einer parametrierten synthetischen Trajektorie beschrieben wird, lässt sich die Bewegung des Hammers und damit auch die finale Wurfweite simulativ bestimmen. Skalare Parameter im Ansatz lassen eine Veränderung der Trajektorie und damit die direkte Analyse von Bewegungsveränderungen zu. Mittels heuristischer Methoden können somit die Parameter der Handbewegung auf eine maximale Wurfweite optimiert und die daraus abgeleiteten Bewegungsabläufe anschließend für die Verbesserung im Training genutzt werden.

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Quetschöldämpfer II - Elemente einer optimierten äußeren Lagerabstützung
Laufzeit: 01.01.2021 bis 30.06.2024

Ziel des Forschungsvorhabens ist die Erhöhung der Simulationsgüte rotordynamischer Systeme bzgl. des Einflusses der nichtlinearen Dämpfercharakteristik von Quetschöldämpfern (QOED) unter Berücksichtigung transienter Lastzustände sowie die Ableitung geeigneter Entwurfskriterien für ein verbessertes Ansprech- und Dämpfungsverhalten.
Im Rahmen des Vorläuferprojekts "Quetschöldämpfer - Elemente einer optimierten äußeren Lagerabstützung" wurde ein Tool für die transiente Simulation von QOED unter Berücksichtigung axialer Dichtungen, Fluidträgheitseffekten und Kavitation mittels eines Zweiphasenmodells entwickelt. Im Fokus des aktuellen Projekts steht eine konsequente Erweiterung des Tools um Effekte der Fluidturbulenz und des transienten Blasenwachstums. Ferner soll der Einfluss wirkender Kontaktkräfte zwischen der Dämpferbüchse und den Arretierungsbolzen analysiert und die Fluiddynamik im Bereich der Zuführgeometrie des QOED genauer betrachtet werden. Auf Grund der nichtlinearen Interaktionen der Fluid-, Kontakt- und Rotordynamik wird ein holistischer Ansatz verfolgt, der eine direkte Auswertung der Reynolds-Differentialgleichung im Rahmen einer transienten Mehrkörperdynamiksimulation vorsieht. Die Validierung der Ergebnisse erfolgt direkt anhand von praxisnahen Versuchsdaten der beteiligten Industriepartner.

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Thermo-hydrodynamische Gleitlagerberechnung mit erhöhter Genauigkeit
Laufzeit: 01.07.2023 bis 31.03.2024

Dieses Projekt baut auf zwei öffentlich geförderten Vorläufer-Projekten auf, in denen detaillierte Gleitlagermodelle zur Berechnung des komplexen dynamischen Verhaltens gleitgelagerter Rotoren entwickelt wurden. Von größter Bedeutung ist in diesem Kontext die möglichst zutreffende Abbildung des nichtlinearen Lagerverhaltens, das durch nichtlineare Steifigkeits- und Dämpfungseigenschaften, Kavitationsvorgänge und eine nichtlineare Abhängigkeit der Schmiermittelviskosität von der Betriebstemperatur gekennzeichnet ist. Diese Abbildung erfolgt durch transiente Lösung der den Schmierfilm beschreibenden Differenzialgleichungen: der Reynolds’schen DGL und der Energiegleichung.

In den hier fortgeführten Arbeiten werden drei Aspekte eingehender untersucht:

  1. Genaue Berechnung von Schmierstoffströmungen in Spalthöhenrichtung. Aufgrund der sehr geringen Schmierspalthöhe (Größenordnung h<100µm über alle Baugrößen) sind diese in der Regel sehr klein, können aber dennoch einen wichtigen Beitrag zur Wärmeübertragung innerhalb des Schmierfilms leisten. Das gilt insbesondere für Axialgleitlager bei hohen Drehzahlen. Durch einen besseren Temperaturausgleich in Schmierfilmhöhenrichtung kann die Warmölübertragung signifikant erhöht werden, wodurch das Temperaturniveau insgesamt steigt.
  2. Untersuchung des Fliehkraftterms in der Reynolds-DGL für Axialgleitlager, der in vielen Implementierungen nicht vollständig, sondern nur bis zur Ordnung h³ berücksichtigt wird, was bei hohen Drehzahlen ebenfalls zu Ungenauigkeiten führen kann. In den untersuchten Lastfällen wird der Trägheitseinfluss durch die vereinfachte Implementierung bis zu 15% überschätzt.
  3. Untersuchung von geeigneten Temperatur-Randbedingungen am Einströmrand eines Keilsegments im Gleitlager

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Abgeschlossene Projekte

Analyse des dynamischen Verhaltens von Rotoren in Folienlagern
Laufzeit: 01.05.2021 bis 30.11.2023

Ein wesentlicher Punkt bei der Auslegung rotordynamischer Systeme ist die Lagerung. Im Vergleich zu herkömmlichen Lagerkonzepten wie Gleit- und Wälzlagern haben Gas- oder Folienlager deutlich geringere Verlustleistungen, was vor allem auf die geringe Viskosität und die damit verbundenen Scherspannungen des verwendeten Fluids (Luft) zurückzuführen ist. Als Folge der niedrigen Viskosität ist ein geringes Spiel erforderlich, um eine angemessene Tragfähigkeit zu gewährleisten. Um den Temperaturanstieg und die Fliehkraftentwicklung der Welle zu kompensieren, ist die Lagerschale so ausgeführt, dass eine elastische Verformung zugelassen wird, was in der Regel durch ein System von Metallfolien realisiert wird, z.B. in Form einer Top- und darunterliegende Bump-Folie. Außerdem sorgt die Relativbewegung zwischen den Folien für zusätzliche Dämpfung. Während des Entwurfsprozesses müssen dynamische Simulationen des Rotors durchgeführt werden, um die Amplituden aufgrund von Unwucht und subsynchronen Schwingungen prädiktieren zu können, wobei letztere die Stabilitätsgrenze des Systems definieren.
Ziel des Projekts ist die Implementierung von Bump-Type-Folienlager in eine rotordynamische Simulation, um Campbell-Diagramme unter Berücksichtigung der Nichtlinearität der Lager sowie nichtlineare Hochlaufanalysen durchführen zu können. Das Vorgehen umfasst eine numerische Online-Lösung der Reynoldsgleichung, die auf das ideale Gasgesetz angewendet und mit verschiedenen Modellen für die Folienverformung kombiniert wird. Ein gängiger Ansatz ist die Verwendung einer 1d-Diskretisierung in Umfangsrichtung unter der Annahme stationärer Bedingungen, wofür häufig eine analytische Formulierung der Steifigkeit der Bump-Folie oder ein Finite-Elemente-Modell der Top-Folie genutzt werden. Dieser Ansatz wird zunächst zu einem 2d-Ansatz erweitert, um eine Fehlausrichtung oder Kippbewegung der Welle zu berücksichtigen. Um zusätzlich die Dämpfung der Folienstruktur in geeigneter Weise zu beschreiben, wird das zeitabhängige Verformungsverhalten der Folie abgebildet, was die Einbeziehung von Trägheitseigenschaften sowie ein Reibungsmodell bedingt. Dies wird zunächst durch eine verschiebungsabhängige Strukturdämpfung mit überlagerter Rayleigh-Dämpfung realisiert.
Die beschriebene Formulierung führt aufgrund der Zeitabhängigkeit zu weiteren Zustandsraum-Gleichungen, die durch einen Newmark-Algorithmus gelöst werden und in die Zeitintegration der Bewegungsgleichung des Rotors eingebettet sind.
Der Vergleich der Simulationsergebnisse mit den in der Literatur verfügbaren Messungen zeigt eine hohe Modellierungsgüte des erweiterten Ansatzes, die mit quasistationären Simulationen oder vereinfachten Folienmodellen nicht realisiert werden kann, wodurch sich ein signifikanter Mehrwert bei der Auslegung nichtlinearer Rotorsysteme mit Folienlagern ergibt.

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Integration von Steuerungs- und Regelungsfunktionalitäten in die Mehrkörpersimulation von Fahrzeugen
Laufzeit: 01.03.2021 bis 30.11.2023

Die steigende Produktvielfalt in der Automobilindustrie, verbunden mit erheblichen Zeit- und Kostenbeschränkungen im Entwicklungsprozess, erfordert den zunehmenden Einsatz von computergestützten Simulationen. Als ein Mittel zur Erhöhung der Fahrsicherheit und des Fahrkomforts, nehmen Umfang und Bedeutung aktiver Fahrwerkskontrollsysteme in Fahrzeugen stetig zu. Da diese aktiven Regelsysteme einen erheblichen Einfluss auf Komponentenbelastungen und Lebensdauer haben, ist eine wichtige Aufgabe und Herausforderung für die Simulation die genaue Abbildung der Interaktion. Daher werden im Rahmen der Forschungstätigkeit mögliche Simulationsstrategien für die Integration aktiver Regelsysteme in die Mehrkörpersimulation von Fahrzeugen entwickelt und bewertet.
Die entsprechenden Methoden werden am Beispiel des Bremsregelsystems analysiert, wobei zunächst zur Bewertung der minimal erforderlichen Simulationsgenauigkeit sowie verschiedener Kopplungsstrategien und Regelungsmodelle Qualitätskriterien auf Basis einer statistischen Auswertung von Fahrmessungen definiert werden.
Neben der Modellierung des ursprünglichen Regelsystems wurde zu diesem Zweck ein vereinfachtes parametrisierbares Regelsystemmodell entwickelt. Darüber hinaus wurde eine Methodik zur Modellierung der Regelstrecken mittels neuronaler Netze erarbeitet, wobei die optimalen Methoden in Abhängigkeit von der Projektphase und den Genauigkeitsanforderungen identifiziert werden sollen.

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Entwicklung eines Elektro-Boots mit Luftspaltmotor
Laufzeit: 01.02.2021 bis 30.06.2023

An der OVGU wurden in den vergangenen Jahren in verschiedenen Forschungsprojekten (ELISA, KEM - Kompetenz in Elektromobilität) elektrische Maschinen entwickelt und optimiert. Grundbauform ist ein permanenterregter Synchronmotor mit einer Luftspaltwicklung, welche besonders wenig Kupfer benötigt. In der aktuellen Bauform handelt es sich um einen Außenläufer, d.h. dass der Stator innen ist und der äußere Teil rotiert. Vorteil dieser Bauform ist, bedingt durch einen großen Durchmesser des Luftspaltes, ein höheres Drehmoment, wodurch ein Getriebe zur Anbindung des Motors an das Rad oder die Schiffsschraube nicht notwendig ist.
Während das zentrale Element der Untersuchungen im Rahmen des Forschungsprojekts KEM die Optimierung der thermischen und akustischen Eigenschaften des Motors war, untersuchen laufende und kommende Projekte eine angepasste Konstruktion, um den Fertigungsprozess effizienter zu gestalten, sowie die Anpassung in entsprechende Applikationen.
Nachdem eine frühe Version des Motors bereits in einem E-Gleiter eingebaut wurde, zeigten Testfahrten weiteren Optimierungsbedarf primär in Bezug auf die Konstruktion der Rumpfschale. Die zweite Version des E-Gleiters zeichnet sich durch konsequenten Leichtbau aus, der mit einer extrem leichten Rumpfschale durch die FVK Dessau realisiert wird. Zudem erfolgt eine Anpassung des Antriebsstrangs mit dem im Rahmen der Forschungsvorhaben optimierten Elektromotor mit Luftspaltwicklung, welcher Bestandteil eines Außenbordantriebs wird.

Technische Daten: E-Gleiter Adelheid 2

  • Antrieb: Außenbordmotor
  • Motor: optimierter Elektromotor mit Luftspaltwicklung und 12 kW Dauerleistung wassergekühlt - elektrisch begrenzt auf 10 kW
  • Traktionsbatterie: 3x2 kWh 48 V LiIo
  • Motor-Controller: 1x Hersi HST350 luftgekühlt
  • Leermasse: ca. 250 kg

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DampedWEA - Innovative Konzepte zur Schwingungs- und Geräuschreduktion getriebeloser Windenergieanlagen
Laufzeit: 01.12.2019 bis 30.04.2023

Das Ziel des Verbundvorhabens DampedWEA ist die Erhöhung der Akzeptanz von Windenergieanlagen (WEA). Dadurch sollen neue Gebiete für WEA, insbesondere in der Nähe bewohnter Gebiete, erschlossen werden. Dazu ist eine Verminderung des abgestrahlten Schallpegels erforderlich. In diesem Verbundvorhaben liegt der Fokus auf monofrequenten Emissionen, die durch die erfolgreiche Optimierung hinsichtlich aeroakustischer Emissionen immer stärker in den Vordergrund treten und ein Problem darstellen können. Um diese ausreichend zu reduzieren, kommen innovative Konzepte zur Schwingungs- und Geräuschreduktion zum Einsatz. Eine wesentliche Quelle von störenden Geräusche kann der Generator sein, da sich die Vibrationen aus dem Generator über die Lager und den Antriebsstrang oder über die Generatortragstruktur in die gesamte Windenergieanlage ausbreiten und schließlich als Schall abgestrahlt werden. Geräusche mit eingegrenztem Frequenzbereich sind für die Akzeptanz der Bevölkerung besonders kritisch, da diese als wesentlich störender wahrgenommen werden als ein breitbandiges Rauschen.

In diesem Projekt sollen Transmissionspfade untersucht werden, an denen die Erforschung des Geräuschminderungspotentials erfolgversprechend ist. Darüber hinaus werden viele verschiedene Konzepte erprobt, die teilweise weit über den aktuellen Stand der Technik hinausgehen. Das Projekt wird im Konsortium bestehend aus WRD/Enercon mit den Forschungspartnern DLR, Fraunhofer IFAM, der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg und der Leibniz Universität Hannover durchgeführt.

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DampedWEA - Innovative Konzepte zur Schwingungs- und Geräuschreduktion getriebeloser Windenergieanlagen
Laufzeit: 01.12.2019 bis 30.04.2023

Das Ziel des Verbundvorhabens DampedWEA ist die Erhöhung der Akzeptanz von Windenergieanlagen (WEA). Dadurch sollen neue Regionen für WEA, insbesondere in der Nähe bewohnter Gebiete, erschlossen werden. Dazu ist eine Verminderung des abgestrahlten Schallpegels erforderlich. In diesem Verbundvorhaben liegt der Fokus auf den tonalen Emissionen, die durch die erfolgreiche Optimierung hinsichtlich aeroakustischer Emissionen immer stärker in den Vordergrund treten und nun ein Problem darstellen. Um diese ausreichend zu reduzieren, kommen innovative Konzepte zur Schwingungs- und Schallreduktion zum Einsatz. Die wesentliche Quelle der tonalen Störgeräusche ist der Generator, da sich die Vibrationen aus dem Generator über die Lager und den Antriebsstrang oder über die Generatortragstruktur in die gesamte Windenergieanlage ausbreiten und schließlich als Schall abgestrahlt werden. Tonale Geräusche sind für die Akzeptanz der Bevölkerung besonders kritisch, da diese als wesentlich lästiger wahrgenommen werden als ein breitbandiges Rauschen.

In diesem Projekt sollen Transmissionspfade untersucht werden, an denen die Erforschung des Schallminderungspotentials erfolgversprechend ist. Darüber hinaus werden viele verschiedene Konzepte erprobt, die teilweise weit über den aktuellen Stand der Technik hinausgehen. Das Projekt wird im Konsortium bestehend aus WRD/Enercon mit den Forschungspartnern DLR, Fraunhofer IFAM, der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg und der Leibniz Universität Hannover durchgeführt.

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Reibgeschweißte Hybridverbindungen aus Aluminium und Stahl: Simulation, Validierung, Optimierung
Laufzeit: 01.10.2018 bis 30.04.2023

Das erklärte Ziel des Projektes ist die kontinuierliche Umsetzung der im Projekt: Reibgeschweißte Hybridverbindungen aus Aluminium und Stahl: experimentelle Untersuchung und phänomenologische Modellierung erstellten Modelle. Dafür wird eigens eine Simulationsplattform entwickelt, in der die Berechnungen für die Prozess-, Werkstoff- und Struktursimulation (virtueller Zugversuch) inkrementell zusammenlaufen. Im Anschluss wird die Modellierungsmethode durch eine Validierung der simulierten Tragfähigkeit mit entsprechenden experimentellen Daten kritisch bewertet. Nach erfolgreicher Validierung soll eine Verbesserung der Tragfähigkeit der Hybridverbindung durch gezielte Prozessoptimierung erfolgen.

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Dynamische Schwingungsprüfung eines Batteriemoduls
Laufzeit: 01.08.2022 bis 30.11.2022

Im Rahmen des Forschungsprojekts KEM - Kompetenz in Elektromobilität wurde ein modulares Batteriepack auf 48V Basis entwickelt, das sich vor allem durch eine gute Demontierbarkeit und eine Temperierung der Zellen auszeichnet. Diese Funktionen erfordern allerdings einen komplexen Aufbau, welcher den wirkenden dynamischen Lasten (applikationsabhängig) im Betrieb wiederstehen muss.
Zur Sicherstellung der Funktionsfähigkeit unter dynamischen Bedingungen wurde eine Schwingungsprüfung nach ECE R100-R2 realisiert, wobei aufgrund der notwendigen Kräfte (infolge der hohen zu bewegenden Masse) ein 10 kN Shaker inkl. passender Schwingungsregelanlage verwendet wurde. Um während des Schwingungstests auch alle Schlauchverbindungen auf Dichtigkeit zu prüfen, wurde das Batteriemodul kontinuierlich mit Kühlmedium durchströmt.
Als Ergebnis zeigte das untersuchte Batteriemodul infolge der Prüfung nach mehreren Zyklen (Sinus Sweep 7-50 Hz; 1-0.2 g Peak) weder strukturelle Beschädigungen noch Undichtigkeiten.

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Optimierung der Topologie von Lattice-Strukturen zur Erhöhung der Strukturdämpfung
Laufzeit: 01.01.2022 bis 31.10.2022

Im Rahmen einer Zusammenarbeit mit dem Alfred Wegener Institut (AWI) wurden Lattice-Strukturen (Gitteranordnungen aus einzelnen kleinen Strings) untersucht, die in Maschinen als Lager zum Einsatz kommen. In vorangegangenen Studien konnte gezeigt werden, dass die Anordnung der Strings einen signifikanten Einfluss auf die Steifigkeiten der Strukturen hat und in diesem Kontext unregelmäßige Konstruktionen zu bevorzugen sind. Da das Schwingungsverhalten technischer Systeme vor allem bzgl. der Amplituden in Resonanznähe durch das Dämpfungsverhalten bestimmt wird, wurde im aktuellen Projekt untersucht, ob durch eine künstliche Unordnung der Topologie auch die Dämpfung erhöht werden kann.
An vorhandenen additiv gefertigten Lattice-Strukturen wurde zunächst eine Parameteridentifikation vorgenommen. So wurden E-Modul, Dichte und Dämpfungskonstanten bestimmt. Mit dem identifizierten Modell wurde ein parametriertes FE-Modell der Lattice-Strukturen aufgebaut, was eine automatisierte Anpassung der Topologie und der Gitterstruktur ermöglichte. Mit heuristischen Optimierungsverfahren konnte so simulativ die Topologie mit der höchsten Dämpfung bzw. mit dem höchsten Verlustfaktor bestimmt werden.
Ein wesentliches Ergebnis der Untersuchung ist, dass die Unordnung im Gitter sowohl zu einer Erhöhung als auch zu einer Verringerung der Dämpfung führen kann. Unregelmäßige Strukturen sind also nicht per se höher bedämpft. Außerdem wird bei einer Änderung der Gitterstruktur vorrangig die Steifigkeit geändert, wodurch die Dämpfung selbst immer relativ zur Steifigkeit betrachtet werden muss. Ein sinnvolles Maß dafür ist der Verlustfaktor, der die Verlustarbeit einer Periode ins Verhältnis mit der Formänderungsenergie setzt.

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Festigkeitsanalyse am Rahmen eines CFK-Rollers (Kick-Bike)
Laufzeit: 01.01.2022 bis 30.09.2022

Der Einsatz von Composite-Strukturen gehört in vielen Bereichen längst zum Stand der Technik. Aufgrund verschiedener Faktoren trifft dies allerdings für Zweiräder fast gar nicht zu. Im Rahmen einer Modellstudie wurden deshalb für die Analyse der Festigkeitseigenschaften des Rahmens eines CFK-Rollers (Kick-Bike) verschiedene Prüfstände aufgebaut, um aus den Ergebnissen Optimierungspotentiale der Composite-Struktur abzuleiten.
Dabei wurde der Rahmen in seinen Hauptrichtungen belastet, wobei die Dehnungen und Verformungen mit verschiedenen Methoden gemessen wurden. Zunächst wurden optisch (mit einem GOM Aramis System) an mehreren Stellen des Rahmens flächige Messungen durchgeführt, um Hotspots der Dehnungen bzw. Spannungen im Bauteil bestimmen zu können. An diesen Hotspots wurden daraufhin Dehnungsmesstreifen appliziert, um beim anschließenden Bruchtest sowie Feldtest mit dem Roller die Daten an den am höchsten belasteten Stellen aufzunehmen. Der Bruchtest des Rollerrahmens wurde im IKAM Technikum in Barleben auf einem hydraulischen Stempelprüfstand durchgeführt. Da die Dehnungen mittels Dehnungsmessstreifen und optisch mit dem GOM Aramis aufgenommen wurden, konnten Messfehler durch die Datenredundanz ausgeschlossen und die Gesamtqualität der Messung gesteigert werden. Die so ermittelten Dehnungen können als Grenzwerte für den Feldeinsatz herangezogen werden. Ein weiterer Roller wurde mit Dehnungsmesstreifen und einem Datenlogger ausgerüstet, sodass die im Einsatz auftretenden Dehnungen in der Struktur gemessen werden können.
Damit ist die Bestimmung des Auslastungsgrads und die Identifikation überdimensionierter Bereiche möglich. Abschließend kann mit den Ergebnissen der experimentellen Studie eine mulitkriterielle Optimierung der Struktur durchgeführt werden.

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Innovative Simulationsverfahren für die akustische Auslegung von Automobilen
Laufzeit: 01.07.2019 bis 30.09.2022

Dieses Projekt ist eine Kooperation des Lehrstuhls für Mehrkörperdynamik und des Lehrstuhls für Numerische Mechanik mit jeweils einem wissenschaftlichen Mitarbeiter pro Partner. Das Kernziel des Projektes ist die Entwicklung einer praxistauglichen Simulationsmethodik zur Berechnung der Schallemissionen von Motoren und deren psychoakustische Bewertung. Dies ermöglicht es, Auswirkungen von Strukturmodifikationen (Steifigkeit, Massenverteilung) sowie tribologischen Systemparametern (Lagerspiele, Viskosität, Desachsierung und Füllungsgrad) unmittelbar auf die Anregungsmechanismen und die inneren Körperschallwege zurückzuführen und präventiv im Sinne einer akustischen Optimierung durch konstruktive und tribologische Maßnahmen zu bekämpfen. Dieser reine Virtual Engineering Ansatz soll gänzlich ohne reale Prototypen auskommen und somit bereits früh im Motorentwicklungsprozess eine akustische Bewertung ermöglichen. Somit können in Abstimmung mit den Entwicklergruppen angrenzender Themenbereiche konstruktive Maßnahmen zur Verbesserung der akustischen Qualität realisiert werden, ohne andere wichtige Auslegungskriterien, wie Leistung, Schadstoffemission oder Gesamtmasse, negativ zu beeinflussen.
Im Gegensatz hierzu sind passive Maßnahmen zur Bekämpfung von Schallemissionen durch beispielsweise Dämmungen in der Regel kostenintensiv, da sie neben zusätzlichem Material auch zusätzliche Montageschritte erfordern und sich somit auf den Produktionsprozess auswirken. Gleichzeitig steht dies dem Gedanken des Leichtbaus sowie der Verbrauchsreduktion und Umweltfreundlichkeit entgegen und führt zu einem zusätzlichen Bauraumbedarf, der üblicherweise eine sehr knappe Ressource bei der Entwicklung moderner Motoren und Automobile darstellt. Das grundsätzliche Problem dieser heutzutage immer häufiger eingesetzten Dämmmaßnahmen ist deren symptomatischer Ansatz, welcher zwar die Wirkung bekämpft, die Ursachen der akustischen Störung aber außer Acht lässt.
Die ganzheitliche Methodik, die in diesem Projekt im Fokus steht, ermöglicht hingegen direkt die Analyse und Bekämpfung der Ursache der störenden Schallemissionen. Zusätzlich lässt die psychoakustische Bewertung der Schallemission eine Kategorisierung in störende und weniger störende Schallemissionen zu. Dadurch kann das Design gezielt so verändert werden, dass das entstehende Geräusch vom Menschen als angenehmer eingeordnet wird, schließlich kann ein leises Geräusch trotzdem störender empfunden werden als ein lautes.

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Einfluss der Temperatur auf die frequenzabhängige Steifigkeit und Dämpfung von Elastomer-Lagern
Laufzeit: 01.05.2022 bis 31.08.2022

Da neben den Trägheitseigenschaften einer Struktur vor allem die Steifigkeits- und Dämpfungsparameter der Lagerung ihr Schwingungsverhalten beeinflussen, ist eine genaue Kenntnis dieser Einflussgrößen von entscheidender Bedeutung bei der Auslegung dynamischer Systeme. Dabei sind diese Parameter abhängig von der Schwingungsfrequenz und der Temperatur, was für eine valide Beschreibung berücksichtigt werden muss. Gerade bei Maschinen, die über einen langen Zeitraum betrieben werden, kommt es in der Regel zu einer Erwärmung, die zu einem Abfall der Dämpfung führt. Mögliche Folgen sind das Auftreten instabiler Schwingungen, deren Konsequenzen bis zum plötzlichen Maschinenausfall durch Versagen von Struktur oder Lagerelementen reichen können.
Mit einem rheologischen Ersatzmodell kann bei einer definierten Frequenz eine äquivalente Steifigkeit und ein Dämpfungswiderstand bestimmt werden. Der Energiehaushalt einer vollen harmonischen Schwingung eines Feder-Dämpfer Systems wird dabei herangezogen, um die Parameter zu berechnen, die abschließend als Kennfelder in die numerische Simulation implementiert werden können. Die Prüfung der zu untersuchenden Elastomer-Lager erfolgt mit einem elektrodynamischen Shaker (max. 440 N Sinus-Amplitude), wobei die Kraft zwischen Shaker und Elastomer-Lager mit einer piezoelektrischen Kraftmessdose (±450N) gemessen wird. Für die Bestimmung der Auslenkung wird ein Laser-Triangulationssensor verwendet, welcher den Weg zwischen Shaker und Elastomer-Lager aufzeichnet, woraus die Kraft-Weg Beziehung folgt.
Die Messungen werden für mehrere Frequenzen unter harmonischer Anregung durchgeführt, wobei die Elastomer-Lager zusätzlich mit einem Heizelement in Einbauposition thermisch vorkonditioniert werden. Damit kann in einem kleinen Zeitfenster nach dem Entfernen des Heizelements die Messung der dynamischen Eigenschaften erfolgen.
Als Ergebnis konnten verschiedene Elastomer-Lager hinsichtlich ihrer temperatur- und frequenzabhängigen Dämpfung (und Steifigkeit) verglichen werden, was für den Einsatz in dynamischen Maschinen sehr wichtig ist, da nur so die Dämpfungen für alle Betriebszustände abgeschätzt und instabile Bereiche identifiziert werden können.

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Anwendung der Scaled Boundary Finite Elemente Methode zur Beschreibung der nichtlinearen Wechselwirkung in hydrodynamisch gelagerten Rotorsystemen
Laufzeit: 01.10.2019 bis 30.06.2022

Das Ziel dieses Projekts ist die Entwicklung einer effizienten Methodik zur Abbildung der nichtlinearen Eigenschaften hydrodynamischer Gleitlager in transienten Rotordynamiksimulationen. Dazu ist eine effiziente Lösung der Reynoldsgleichung notwendig, für die die semi-analytischen Scaled Boundary Finite Element Method (SBFEM) genutzt wird. Auf diese Weise sollen die Berechnungszeiten gegenüber herkömmlichen, numerischen Methoden reduziert werden, ohne dass dafür eine Vereinfachung der Randbedingungen, wie in analytischen Approximationen, nötig ist.

Das Betriebsverhalten schnelldrehender gleitgelagerter Rotorsysteme wird maßgeblich durch die nichtlinearen Lagereigenschaften beeinflusst. Ein typisches Beispiel hierfür ist das Auftreten selbsterregter, subharmonischer Schwingungen. Diese können die Lebensdauer der Komponenten beeinträchtigen und zu einer erhöhten Verlustleistung sowie kritischen Geräuschemissionen führen und müssen daher bei der Auslegung berücksichtigt werden. Dazu ist eine präzise Analyse des dynamischen Verhaltens erforderlich, welche allerdings oftmals erst in einem späten Stadium des Produktentwicklungsprozess anhand von Prüfstandversuchen erfolgt. Werden dabei Mängel offengelegt, deren Beseitigung Änderungen am Produkt erfordert, verlängert sich die Entwicklungszeit und es entstehen zusätzliche Kosten. Um dies zu vermeiden, werden vermehrt dynamische Simulationen in den Produktentwicklungsprozess integriert, welche bereits vor der Fertigung eines Prototyps eine Untersuchung des Betriebsverhaltens erlauben. Entscheidend ist dabei die realitätsnahe Abbildung der nichtlinearen Zusammenhänge zwischen den dynamischen und hydrodynamischen Teilsystemen im Simulationsmodell. Dazu werden die Bewegungsgleichungen in ein Zeitschrittverfahren eingebettet und mit der Reynoldsgleichung gekoppelt, welche den hydrodynamischen Druckaufbau im Gleitlager beschreibt. Die Lösung der Reynoldsgleichung erfolgt dabei in der Regel numerisch oder auf Kennfeldern basierend, da geschlossene analytische Lösungen nur für stark vereinfachte Fälle bekannt sind. Für die numerische Lösung ist eine zweidimensionale Diskretisierung des Schmierspalts erforderlich, welche in Verbindung mit der hohen Anzahl an Zeitschritten einen erheblichen Rechenaufwand mit sich bringt. Der Kennfeldansatz ist wiederum nur mit beschränkter Modellierungstiefe möglich bzw. sinnvoll, da jeder berücksichtigte physikalische Effekt den Interpolationsaufwand erhöht. Um eine effiziente Alternative zu den herkömmlichen Methoden zu schaffen, wird in diesem Projekt eine semi-analytische Lösung entwickelt. Die dadurch erzielte Reduzierung der Rechenzeiten soll in industriellen und wissenschaftlichen Anwendungen zur Zeit- und Kostenersparnis beitragen. Die entwickelte Methodik basiert auf der SBFEM und bedarf im Gegensatz zu den numerischen Lösungsverfahren lediglich einer eindimensionalen Diskretisierung. Dabei wird die ursprünglich partielle Differentialgleichung in ein gewöhnliches Differentialgleichungssystem überführt, welches mit einen Exponentialansatz lösbar ist. Um die Effizienz weiter zu verbessern, wird die SBFEM-Lösung mit verschiedenen Strategien zur Reduzierung der benötigten Anzahl an Freiheitsgraden kombiniert.

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Innovative Simulationsverfahren für die akustische Auslegung von Automobilen
Laufzeit: 01.07.2019 bis 30.06.2022

Dieses Projekt ist eine Kooperation der Juniorprofessur Fluid-Struktur Kopplung in Mehrkörpersystemen und des Lehrstuhls für Numerische Mechanik mit jeweils einem wissenschaftlichen Mitarbeiter pro Partner. Das Kernziel des Projektes ist die Entwicklung einer praxistauglichen Simulationsmethodik zur Berechnung von Schallemissionen von Motoren und deren psychoakustische Bewertung. Dies ermöglicht es, Auswirkungen von Strukturmodifikationen (Steifigkeit, Massenverteilung) sowie tribologischen Systemparametern (Lagerspiele, Viskosität, Desachsierung und Füllungsgrad) unmittelbar auf die Anregungsmechanismen und die inneren Körperschallwege zurückzuführen und präventiv im Sinne einer akustischen Optimierung durch konstruktive und tribologische Maßnahmen zu bekämpfen. Dieser reine Virtual Engineering Ansatz soll gänzlich ohne reale Prototypen auskommen und somit bereits früh im Motorentwicklungsprozess eine akustische Bewertung ermöglichen. Somit können in Abstimmung mit den Entwicklergruppen angrenzender Themenbereiche konstruktive Maßnahmen zur Verbesserung der akustischen Qualität realisiert werden, ohne andere wichtige Auslegungskriterien, wie Leistung, Schadstoffemission oder Gesamtmasse, negativ zu beeinflussen.
Im Gegensatz hierzu sind passive Maßnahmen zur Bekämpfung von Schallemissionen durch beispielsweise Dämmungen in der Regel kostenintensiv, da sie neben zusätzlichem Material auch zusätzliche Montageschritte erfordern und sich somit auf den Produktionsprozess auswirken. Gleichzeitig steht dies dem Gedanken des Leichtbaus sowie der Verbrauchsreduktion und Umweltfreundlichkeit entgegen und führt zu einem zusätzlichen Bauraumbedarf, der üblicherweise eine sehr knappe Ressource bei der Entwicklung moderner Motoren und Automobile darstellt. Das grundsätzliche Problem dieser heutzutage immer häufiger eingesetzten Dämmmaßnahmen ist deren symptomatischer Ansatz, welcher zwar die Wirkung bekämpft, die Ursachen der akustischen Störung aber außer Acht lässt.
Die ganzheitliche Methodik, die in diesem Projekt im Fokus steht, ermöglicht hingegen direkt die Analyse und Bekämpfung der Ursache der störenden Schallemissionen. Zusätzlich lässt die psychoakustische Bewertung der Schallemission eine Kategorisierung in störende und weniger störende Schallemissionen zu. Dadurch kann das Design gezielt so verändert werden, dass das entstehende Geräusch vom Menschen als angenehmer empfunden wird, schließlich kann ein leises Geräusch trotzdem störender empfunden werden als ein lautes.

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Kompetenzzentrum eMobility - Forschungsbereich Antriebsstrang: Teilprojekt AR3: "Ganzheitliche dynamische Analyse von E-Maschinen"
Laufzeit: 01.01.2019 bis 31.05.2022

Das Vorhaben Kompetenzzentrum eMobility greift die strukturbedingten Herausforderungen auf und entwickelt im Rahmen eines neu zu gründenden Kompetenzzentrums Lösungen in wichtigen Teilbereichen, welche die Kooperation zwischen KMU und universitärer Forschung und Lehre deutlich stärken. Das Wissen kann direkt in die betroffene Zulieferindustrie überführt werden und dort dazu beitragen, den Strukturwandel erfolgreich zu managen und neue wirtschaftliche Chancen zu nutzen. Neben der primären Zielsetzung des Aufbaus und Transfers von Kern-Know-How steht vor allem die langfristige Verankerung gewonnener Erkenntnisse in beschäftigungswirksamen wirtschaftlichen Strukturen im Vordergrund.
Ausgehend von einem mehrfach patentierten, weltweit einzigartigen Leichtbaumotorkonzept der OVGU konzentrieren sich die Arbeiten im Forschungsbereich ANTRIEBSSTRANG auf die Weiterentwicklung und prototypische Darstellung der neuen Motortechnologie, deren Integration in den Antriebsstrang sowie deren Betrieb entsprechend gegebener Sicherheits- und Komfortanforderungen (Fahrdynamik). Gleichzeitig bieten sich im Bereich der Grundlagenforschung weitere Innovationsschritte zur Steigerung der Leistungsfähigkeit der Motortechnologie, die in diesem Förderzeitraum erschlossen und in Prototypen umgesetzt werden sollen.

Beschreibung des Teilprojekts:
Für elektrische Maschinen ist ein möglichst störungsfreies und konstantes Magnetfeld von großer Bedeutung. Kleinste Änderungen des Luftspaltes führen im Vergleich zur ausgelegten Idealgeometrie zu Veränderungen des Magnetfeldes und somit sowohl zur Änderung des resultierenden Drehmomentes als auch zur Änderung der resultierenden Schwingungserregung, die wiederum zu akustischen Auffälligkeiten des Aggregates führen kann. Lokale und globale asymmetrische Spaltänderungen infolge von last- und betriebsabhängigen Deformationen von Stator und Rotor sind dabei besonders problematisch. Derartige Deformationen entstehen einerseits durch die elektromagnetisch angeregten Strukturschwingungen und werden andererseits durch die rotordynamischen Belastungen verursacht. Aus den genannten Gründen ist es zwingend erforderlich, den Magnetkreis und die Strukturdynamik gemeinsam zu betrachten. Derzeit bietet kein kommerzielles Softwaretool die Möglichkeit, die Wechselwirkungen zwischen Magnetkreis und Strukturschwingungen rückwirkungsbehaftet zu betrachten. Außerdem besteht auch keine Möglichkeit, die Rückwirkung der Rotordynamik auf den Magnetkreis in einem modernen Mehrkörperprogramm zu berücksichtigen. Beide Fragestellungen sind für die Entwicklung von Elektromotoren hinsichtlich Leistung, Zuverlässigkeit und Ausfallsicherheit sowie der Lärmemission von essentieller Bedeutung. Aus diesem Grund sollen im Rahmen des vorgeschlagenen Projektes Softwarelösungen entwickelt werden, die es ermöglichen, den Magnetkreis sowohl in Kombination mit der Vibroakustik als auch der Rotordynamik ganzheitlich betrachten zu können. Im Rahmen der rotordynamischen Betrachtungen spielen natürlich auch die korrekte Abbildung der Lagerungen und deren Belastungen sowie die auftretenden Nichtlinearitäten eine entscheidende Rolle. Die skizzierten Softwareentwicklungen werden sowohl für wälz- als auch für gleitgelagerte Systeme durchgeführt, um unterschiedliche Konzepte von E-Motoren realitätsnah erfassen und bewerten zu können. Im Rahmen der ganzheitlichen vibroakustischen Betrachtungsweise sollen darüber hinaus unterschiedliche Strategien zur Reglung des Erregerstroms implementiert und hinsichtlich ihrer Wirkung analysiert werden.

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Dynamik von Abgasturbolader-Rotoren mit gekoppelter Radial- und Axiallagerung
Laufzeit: 01.10.2019 bis 31.03.2022

Ziel des Forschungsvorhabens ist die Verbesserung der bestehenden Berechnungsmethodik für schnell drehende Abgasturbolader (ATL) mit hydrodynamischen Lagern. Nachdem im Vorgängervorhaben die Radiallagerung in Form von Schwimmbuchsenlagern (blau dargestellt) im Fokus stand, adressiert das aktuelle Projekt die Modellierung der Axiallager (rot dargestellt; einfache sowie Schwimmscheibenlager). Dabei sollen die Einflüsse der Axiallager infolge ihrer nichtlinearen Kippsteifigkeit sowie der Kopplung der Axiallager zu den Radiallagern auf die Rotordynamik untersucht werden. Das schließt auch praxisrelevante Gegenlaufanregungen ein, z.B. durch Motorschwingungen.
Durch die Bewegung der Welle kommt es zur dynamischen Schiefstellung der Spurscheibe sowie ggf. der Schwimmscheibe. Die dabei auftretenden kleinen Spalte führen zu hohen Scherspannungen und damit zu einem signifikanten Wärmeeintrag in das System. Gleichzeitig existieren Wechselwirkungen zwischen den Temperaturen und den hydrodynamischen Eigenschaften (thermische Dehnungen, Viskosität), weshalb die transiente Temperaturentwicklung der Lagerpartner und des Öls modelliert werden muss. Zusätzlich sind Radial- und Axiallager über die Ölversorgungsleitungen miteinander verbunden, deren Einfluss thermo- und hydrodynamisch zu erfassen ist.
Die einzelnen Aspekte werden in einem ganzheitlichen Simulationsmodell, welches Rotor-, Hydro- und Thermodynamik umfasst, abgebildet und die zugrundeliegenden Differentialgleichungen numerisch im Rahmen einer Zeitintegration gelöst, wobei die Ergebnisse des Vorgängervorhabens konsequent weiterentwickelt werden.
Letztendlich soll die verlässliche Simulation subharmonischer Schwingungen in Frequenz und Amplitude ermöglicht werden, da diese sowohl sicherheitsrelevante Fragestellungen (Anstreifvorgänge) bedingen, als auch drastische Auswirkungen auf die Verlustleistung und die Lebensdauer der Lager haben

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Auslegung von Reibschweißverbindungen mittels FEM
Laufzeit: 01.12.2019 bis 31.12.2021

Das Reibschweißen ist ein etabliertes Fügeverfahren, welches in vielen Bereichen des Maschinenbaus zur Herstellung von Hybridstrukturen aus Aluminium und Stahl genutzt wird. Entscheidend für die Gebrauchstauglichkeit von Hybridverbindungen ist vor allem die werkstoffadäquate Ausbildung der Verbindung. Aufgrund der Abhängigkeit der Schweißverbindung von der Ausprägung, Art und Kontinuität der intermetallischen Diffusionsschicht, des Gefüges und der stoffschlüssigen Anbindung, ist die Entwicklung einer reibgeschweißten Hybridstrukturen mit optimalen Eigenschaften häufig zeit- und kostenintensiv. Gerade für kmU ist es daher nahezu unmöglich solche Hybridstrukturen wirtschaftlich zu entwickeln. Erklärtes Ziel des Projektes ist der Aufbau und die Erprobung einer Simulation für die Auslegung reibgeschweißten Hybridverbindungen aus Aluminium und Stahl. Zu diesem Zweck werden entsprechende Reibschweißversuche durchgeführt, wobei die Prozessparameter systematisch variiert werden. Diese Versuche liefern die Datenbasis für die experimentelle Analyse der makros-, mesos- und mikroskopischen Einflüsse auf die Tragfähigkeit der Struktur. Gleichzeitig dienen die Versuche als Validierungsgrundlage für die Simulation des Schweißprozesses selbst. Mit Hilfe der Prozesssimulation können die Auswirkungen der Prozessparameter auf die Prozessgrößen und somit auf die Werkstoff- und den Struktureigenschaften abgeleitet werden. Ausgehend davon werden entsprechende phänomenologische Modelle entwickelt, um die maßgeblichen Einflüsse abzubilden. Anschließend werden diese Ergebnisse als Ausgangsbedingung bei der Simulation der Tragfähigkeit (virtueller Zugversuch) der Hybridverbindung verwendet.
Insbesondere für kmU wird mithilfe der Simulation die wirtschaftliche Möglichkeit geschaffen, die Verbindung prädiktiv in Abhängigkeit des gewählten Prozesses zu bewerten. Komplexe Reibschweißaufgaben lassen sich damit bereits im Vorfeld der Versuchsdurchführung analysieren und entsprechend optimieren.

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Einfluss der Axiallagerdynamik auf das Rotorverhalten: Transiente Analyse unter Berücksichtigung der Kavitation sowie der Kopplung von axialen und radialen Schmierfilmen
Laufzeit: 01.01.2020 bis 31.05.2021

Das Schwingungsverhalten von Rotorsystemen wird neben den elastischen und Trägheitseigenschaften des Rotors sowie der äußeren Lasten vor allem durch die Lagerung bestimmt. Aufgrund der vorteilhaften mechanischen und thermischen Charakteristika sowie der geringen Kosten kommen häufig Gleitlager-Konstruktionen zum Einsatz. Zum einen betrifft dies die Radialgleitlager, welche dominant die Biegeschwingungen beeinflussen, gleichzeitig kommen zur axialen Sicherung bzw. zur Aufnahme axialer Lasten Axialgleitlager zum Einsatz. Beide Lagertypen liefern bedingt durch ihre jeweiligen Steifigkeits- und Dämpfungsparameter einen wesentlichen Beitrag zum Systemverhalten, welcher drastische Auswirkungen auf die resultierenden Schwingungen und die Stabilität hat. Kontinuierliche Weiterentwicklungen und steigende Anforderungen bedingen eine sukzessiv erhöhte Abbildungsgüte des transienten Systemverhaltens, weshalb eine detaillierte Modellierung der Systemeigenschaften des Rotorsystems, der Lagerung und deren Wechselwirkungen notwendig sind.
Für transiente Untersuchungen ist eine Verwendung etablierter quasistationärer Lösungen auf dem Gebiet der gekoppelten Rotor-Lager-Simulation nicht adäquat möglich. Während für quasistationäre Betrachtungen der Lagersituation die Lösung eines nichtlinearen Gleichungssystems genügt, müssen für transiente Fragestellungen Zeitintegrationen unter Beachtung der Rotordynamik durchgeführt werden. Eine entsprechend detaillierte Abbildung der Lagerung macht die Auswertung der Reynoldsschen Differentialgleichung in jedem Schritt der Zeitintegration unter Berücksichtigung des zeitvarianten Kavitationszustands notwendig.
Im Vorgängervorhaben wurde für Radiallager ein modifizierter Kavitationsalgorithmus nach Elrod erarbeitet, der nun auf die Axiallagerung zu übertragen ist. In diesem Kontext treten neben dem einfachen Axiallager verschiedene weitere Bauformen auf, die sich in Kombilager (Radial-Axialbund-Gleitlager), Schwimmscheibenlager und Kippsegmentlager einteilen lassen. Dabei müssen hydraulische Kopplungen zwischen axialen und radialen Schmierfilmen sowie mechanische Kopplungen zu den Komponenten des Rotor-Lager-Systems unter dem Einfluss der Kavitation berücksichtigt werden. Mit dem erweiterten Simulationsmodell sollen relevante Schwingungsphänomene (Subharmonische Schwingungen, Gegenlaufanregungen durch äußere Lasten, Kippsegmentschwingungen) bzgl. Frequenz und Amplitude valide prädiktiert werden.

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Entwicklung von Methoden zur Ableitung von 3D-Vibrationstestprofilen
Laufzeit: 01.01.2018 bis 31.12.2020

Die Vibrationsprüfung im Automobilbereich ist für die Fahrzeugzulassung von entscheidender Bedeutung. Hierfür wird zunächst eine Vibrationsmessung der einzelnen im Fahrzeug eingebauten Komponenten durchgeführt. Die gemessenen Belastungen werden auf einem Schwingungstisch reproduziert und auf die erforderliche Lebensdauer extrapoliert. Um eine Zeitraffung zu erhalten, werden die Belastungen dabei dementsprechend skaliert.
Stand der Technik ist die Erprobung auf uniaxial anregenden Schwingungstischen, nach der sich im Fahrzeugbereich alle relevanten Industriestandards richten. Gegenstand der aktuellen Forschung ist der Prototyp eines neuen Schwingungstischs, der alle drei Achsen simultan anregen kann. Motivation hierfür ist das Erreichen einer realistischeren Testbedingung zur Nachbildung der gleichen Schädigungsart. Des Weiteren trägt die präzisere Prognose der Zuverlässigkeit zur effizienteren Auslegung zukünftiger Strukturen bei. Im Rahmen der Untersuchungen soll eine Methodik zur Auslegung von 3D-Vibrationstests entwickelt werden. Zum einen beinhaltet dies die Definition von relevanten Messgrößen und Messpositionen am Bauteil. Zum anderen werden bestehende Methoden zur Bewertung des Schädigungspotentials unterschiedlicher Anregungsprofile überprüft und erweitert.

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Messtechnische Erfassung der Wälzkörper im Kugelgelenk bzgl. Roll- und Gleitverhalten
Laufzeit: 01.01.2019 bis 31.12.2020

Unabhängig von der Antriebsart konventionell, hybrid oder elektrisch sind Gelenkwellen in Kraftfahrzeugen ein wesentlicher Bestandteil zur Übertragung der Antriebsleistung auf die Räder. Zur Prüfung von Gelenkwellen wird gegenwärtig vorrangig auf Verschleißdauerlauf- sowie Funktionstests zurückgegriffen, welche integral den Zustand des Systems analysieren. Die Mechanismen im Gelenkinneren, speziell die Übergänge von Rollen zu Gleiten der Wälzkörper, welche maßgeblich für den potentiellen Verschleiß des Systems verantwortlich sind, werden nicht oder nur indirekt erfasst.

Im Rahmen des Projekts soll eine multimodale Messmethode und ein darauf aufbauendes Messsystem entwickelt werden, welches das Bewegungsverhalten der einzelnen Wälzkörper in der Gelenkwelle detailliert erfasst und eine spezifische Aussage zur Schadensneigung erlaubt. Mit Hinblick auf eine notwendige Robustheit zur validen Analyse unter realen Randbedingungen werden deshalb teilredundante Messmethoden verbunden und in einem seriennahen Prototypensystem umgesetzt.

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Physikalisches Verschleißmodell für Kettentriebe in PKW-Motoren Parameter TEST
Laufzeit: 01.12.2017 bis 30.11.2020

Neben den gängigen Auslegungskriterien für Kettentriebe ist der Verschleiß ein signifikanter Parameter, der bereits in der Konzeptionsphase berücksichtigt werden muss, um eine akzeptable Lebensdauer zu gewährleisten bzw. die notwendigen Wartungsintervalle zu definieren. Im Rahmen der Promotion soll deshalb ein physikalisches Verschleißmodell für Kettentriebe in PKW-Motoren entwickelt werden, das die speziellen Anforderungen berücksichtigt.
Dabei sind zunächst die wesentlichen Einflussgrößen auf den Kettenverschleiß zu identifizieren und in das Modell einzubinden, wobei gängige Verschleißmodelle (z.B. nach Archard und Fleischer) einen Einfluss von Oberflächenhärte, Gleitweg, Normalkraft und Reibwert im Kontaktbereich berücksichtigen. Weiterführende Messungen unter Nutzung der Radionuklidtechnologie (RNT) zeigen einen weiteren Einfluss von Oberflächenrauheiten im Kontaktbereich auf den Kettenverschleiß, was eine Modifikation der gängigen Verschleißmodelle für den Motorbetrieb erfordert.
Zur Validierung des abzuleitenden Modells wird der Zustand der Kettenglieder durch definierte Oberflächenmessungen sowohl im Ausgangszustand als auch an gelaufenen Steuerketten verschiedener Kilometerstände untersucht, wodurch sich ein zeitlicher Parameterverlauf für das Verschleißmodell ergibt:

  • REM-Messung zur Aufzeichnung der Oberflächenstruktur.
  • Messung mit einem Konfokal-Laser zur 3D-Vermessung der Oberfläche hinsichtlich Oberflächentopographie.
  • Weißlicht-Interferometer zur Messung der Oberflächenrauheit mit Auflösung imNanobereich.
  • Messungen der Oberflächenhärte via mechanischem Vickers-Verfahren und UCI-Verfahren.

Die gemessenen Oberflächentopographien werden auf das Modell übertragen und für das numerische Verfahren adaptiert.
Zur Bestimmung der notwendigen Lasten (Kettenkräfte) des Motors werden mit Versuchen abgeglichene MKS-Simulationen verwendet, aus denen sich die Kontaktnormalkräfte im Kettenglied berechnen lassen. Mit den entsprechenden Verschleißparametern aus den RNT-Messungen und den betriebspunktabhängigen inneren Reibwerten der Kette (Messung der Kettenreibung an einem reduzierten Kettenprüfstand inkl. des Einflusses gealterten Motoröls) kann das modifizierten Verschleißmodelles kalibriert werden.
Abschließend sollen damit zyklusabhängig Kettentriebe optimiert werden, was gerade aufgrund des variablen Belastungsspektrums einen deutlichen Mehrwert zum bisherigen Stand der Forschung darstellt.

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Verbundprojekt: Modulares CT-Gerät zur Diagnostik bei Kindern (KIDS-CT) - Teilvorhaben: Erforschung eines CT-Systems mit individuellen Komponenten speziell für Kinder
Laufzeit: 01.10.2017 bis 30.09.2020

Das zentrale Ziel dieses Projekts ist die Entwicklung einer CT-Plattform, welche über offene Schnittstellen bei Hard- und Software verfügt und gleichzeitig modular aufgebaut ist. Diese Modularität bezieht sich sowohl auf die interne CT-Struktur (z.B. austauschbare Elektronikmodule für die Verarbeitung von High-Speed-Signalen) sowie auf die Peripherie (Anschluss von zusätzlichen Modalitäten wie bspw. optischer 3D Bildgebung). Dieses hohe Maß an Flexibilität wird eine schnelle Anpassung an verschiedene Anforderungen und Anwendungsszenarien ermöglichen. Eine zentrale Rolle spielt dabei die offene Interface-Struktur, welche es den späteren Anwendern erlaubt, eigene Erweiterungen - sowohl Hardware als auch Software - zu entwickeln und zu nutzen. Dies ist insbesondere für Forschungsinstitutionen sowie Firmen, welche eigene Weiterentwicklungen anstreben, von großer Bedeutung. Durch die geplante offene Struktur sowie durch die Kernkomponente Multimodalität können gänzlich neue Ansätze - z.B. zur Artefakt- und Dosisreduktion - verfolgt und umgesetzt werden. Im Bereich der Dosisreduktion sowie der Verkürzung der Scan-Zeiten werden innovative Methoden implementiert, welche zum Teil bereits im Magdeburger Forschungscampus STIMULATE entwickelt wurden. Abgeleitet aus den erweiterten Möglichkeiten und der offenen Struktur der CT-Plattform sind auch Fragestellungen hinsichtlich der Dynamik des Systems zu untersuchen, die eine detaillierte Analyse des Schwingungsverhaltens bedingen.
Als exemplarische klinische Anwendung steht die Pädiatrie im OI-CT-Projekt im Fokus. Hier bietet die CT bei Polytraumata und pulmonaren sowie angeborenen Erkrankungen, als auch bei Erkrankungen des knöchernen Systems einen nicht ersetzbaren diagnostischen Mehrwert. Daher sollten für dieses Anwendungsfeld Innovationen zur Reduktion der Strahlendosis vorangetrieben werden. Bereits vorhandene Methoden müssen hierbei auf die physischen Gegebenheiten von Kindern angepasst werden. Die hierfür angedachten Konzepte sehen unter anderem signifikant höhere Beschleunigungen des rotierenden CT-Elements vor, weshalb die resultierenden Anregungen bestimmt und konstruktive Anpassungen der Struktur vorgenommen werden müssen, um den diagnostischen Mehrwert nicht durch überlagerte Schwingungen und eine ungenaue Positionierung zu verringern.

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Quetschöldämpfer - Elemente einer optimierten äußeren Lagerabstützung
Laufzeit: 01.09.2017 bis 29.02.2020

Ziel des Forschungsvorhabens ist eine Erhöhung der Simulationsgüte bzgl. des Einflusses von Quetschöldämpfern (QÖD) auf das rotordynamische Systemverhalten unter Berücksichtigung transienter Lastzustände. Das betrifft vor allem die bei Motor- bzw. Fußpunktanregungen auftretenden, gegenüber der Rotordrehzahl niederfrequenten, Schwingungen bzgl. derer auf Basis von Simulationen Entwurfskriterien für eine wirksame Verbesserung des Ansprech- und Dämpfungsverhaltens erarbeitet werden sollen.
Von speziellem Interesse ist dabei die verlässliche Abbildung der nichtlinearen Dämpfungscharakteristik der QÖD, welche sich auf die Schwingungsamplituden des Rotorsystems auswirkt. Dazu sind signifikante Einflüsse wie konstruktive Randbedingungen (Dichtung), Trägheitseffekte des Öls als Resultat der Baugröße sowie das Kavitationsverhalten (Blasenbildung) zu berücksichtigen. Letzteres soll die Abbildung der transienten Entwicklung der Blasenkonzentration ermöglichen, welche sich auf die Viskosität und damit die Dämpfungseigenschaften auswirkt. Dabei wird aufgrund der nichtlinearen Wechselwirkungen mit der Rotordynamik ein ganzheitlicher Ansatz verfolgt, der eine direkte Auswertung der Reynolds-Differentialgleichung im Rahmen einer Zeitintegration des Rotorsystems vorsieht. Nach Validierung der Simulationsergebnisse bzgl. der Rotordynamik steht ein abgeglichenes Softwaretool zur Verfügung, das die komplexen Zusammenhänge von Turbomaschinen mit QÖD abbildet.
Als Resultat kann deren effektive Betriebssicherheit erhöht bzw. die Gefahr von Betriebsstörungen und Schäden
verringert werden. Die damit einhergehende gesteigerte Auslegungssicherheit ist speziell für KMUs von Interesse, welche die abzuleitenden Entwurfskriterien nutzen können, um neben einer Effizienzerhöhung auch Systemoptimierungen durchzuführen. Somit wird ein Beitrag zur Stärkung der KMU in ihrer Position als kompetenter Ansprechpartner für die zumeist größeren Maschinenhersteller geleistet und Innovationspotential freigesetzt.

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Variantenvergleich von Bauteil-Komponenten hinsichtlich des Schwingungsverhaltens
Laufzeit: 01.11.2019 bis 31.01.2020

Im Rahmen der Gesamtauslegung von Maschinenkomponenten kommt dem Dämpfungsverhalten der Struktur aufgrund der signifikanten Auswirkungen auf die Schallemissionen eine große Bedeutung zu. Im Rahmen des Projekts soll die Dämpfungswirkung für zwei unterschiedliche Aluminiumlegierungen an einem Gehäuse untersucht werden.
Die Bewertung erfolgt auf Basis einer experimentellen Schwingungsanalyse unter Nutzung eines Laser-Scanning-Doppler-Vibrometers im gesamten akustisch wahrnehmbaren Frequenzbereich. Die Daten werden in Schal- als auch Terzbändern bereitgestellt, um die Vor- und Nachteile der jeweiligen Variante zu identifizieren.

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Analysis of the most important design parameters of the piston liner contact w.r.t the accoustic sensitivity
Laufzeit: 01.07.2019 bis 30.11.2019

The acoustic emissions of the combustion engine contribute a main part to the pass by noise of a passenger car, which is the main focus of associated NVH activities.
An adequate simulation model of a crank drive with piston liner contact will be developed. The main bearings and lower con-rod bearings will be modeled as HD-contact, which means hydrodynamic contact without local elasticity. The resulting Reynolds equation will be solved numerically in every step of time integration including all effects due to tilting etc. The crankshaft can be modeled with its global elasticity. The connection from the con-rod to the piston will be modeled using linear stiffness and damping. In later steps this connection can be modeled with the elasticity of the piston pin and hydrodynamic effects. The main focus of the developed model is the piston liner contact modeled as EHD contact, which includes hydrodynamic effects and local elastic deformations of the piston and the cylinder.
After the parameter variation, all variants will be analysed due to the vibration of the crank housing, bearing forces and hydrodynamic condition of the piston linear contact.

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Analysis of the most important design parameters of the crank drive w.r.t. the acoustic sensitivity - analysis of influence of the crank shaft design
Laufzeit: 01.07.2019 bis 31.10.2019

The acoustic emissions of the combustion engine contribute a main part to the pass by noise of a passenger car, which is the main focus of associated NVH activities.
Starting from an initial model of the crank shaft at first the CAD data has to be adapted for each variant (given in the analysis matrix). Afterwards an adapted finite element model will be generated including a suitable reduction process. As the setup of the MBS model was realized in previous projects, the adapted crank shafts representations can be implemented directly.
After model setup of all defined variants a nonlinear time integration to the steady state condition for a given speed will be performed. As a result, the bearing forces are present w.r.t. the changed parameters of the crankshaft.
Furthermore the strain energy of the elastic crank shaft model is analysed. The results are averaged (and peak hold) for one load cycle to allow for an overall statement, which regions are sensitive concerning the NVH behavior (due to large strain energy). For reasons of further investigations also the contribution of each eigenmode to the strain energy is calculated and weighted with the participation factor.
After the parameter variation, which is performed in time domain, the bearing forces, which are assumed to affect the NVH behaviour dominantly, are transferred into frequency domain including the resulting phase angle with respect to the crank shaft angle and the different variants are compared.

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Numerische Analyse des transienten Verhaltens dynamisch belasteter Rotorsysteme in Gleit- und Schwimmbuchsenlagern unter Berücksichtigung kavitativer Effekte
Laufzeit: 01.09.2016 bis 31.08.2019

Das Ziel des Projekts ist die Verbesserung der Abbildungsgüte von gleit- und schwimmbuchsengelagerten Rotorsystemen unter Berücksichtigung hoher Drehzahlen und variabler dynamischer Lasten. Ein besonderer Fokus liegt auf der Abbildung transienter Effekte, welche einen massiven Einfluss auf das Systemverhalten aufweisen können.
Für die Betrachtung dieser Probleme existiert kein allgemeingültiger Ansatz, der die nichtlinearen Effekte der hydrodynamischen Lager im Zeitbereich unter Berücksichtigung eines masseerhaltenden Kavitationsalgorithmus beinhaltet. Zur Verbesserung gegenüber dem bisherigen Stand soll das binäre Verhalten der Diskretisierung, welche für die Lösung der beschreibenden Reynoldsschen Differentialgleichung notwendig ist (Zuordnung erfolgt entweder zum Kavitations- oder zum Druckgebiet), regularisiert werden. Damit können einzelne Elemente sowohl Teil des Kavitations- als auch des Druckgebiets sein, wodurch ein stetiger Übergang unabhängig von der Elementierung möglich ist.
Während für technische Anwendungen mit moderaten Drehzahlen häufig reine Gleitlagerkonzepte Anwendung finden, werden im Bereich hoher Drehzahlen weitgehend Konzepte mit Schwimmbuchsenlagern verwendet, deren Neigung zu subharmonischen Schwingungen im Zusammenhang mit rotordynamischen Fragestellungen und dem zu regularisierenden Kavitationsalgorithmus untersucht werden soll.
Mit dem Projekt bietet sich die Möglichkeit das Systemverständnis bei der Simulation von gleit- und schwimmbuchsengelagerten Rotorsystemen zu steigern. Dabei kann mit der erweiterten Modellierungsmethode aufgrund der unbedingt stabilen Konvergenzeigenschaften eine transiente Untersuchung des mechanischen Systems unter Einbeziehung aller dominanten hydrodynamischen Effekte umgesetzt werden.

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Simulation des dynamischen Verhaltens von quetschöldämpfer-gelagerten ATL
Laufzeit: 01.04.2019 bis 31.08.2019

Im Rahmen der Gesamtauslegung von Rotorsystemen stellt die Konzipierung der Lagerung ein wesentliches Element dar. Dabei werden aus Kostengründen und bedingt durch eine Vielzahl vorteilhafter Eigenschaften überwiegend Gleitlagerelemente verwendet. Dem gegenüber steht allerdings ein verhältnismäßig komplexer Auslegungsprozess, da das Bewegungsverhalten des Rotors relativ zu den Gleitlagern ein stark nichtlineares Verhalten aufweist. Aufgrund der unsymmetrischen Steifigkeits- und Dämpfungseigenschaften können selbsterregte Schwingungen entstehen, die häufig zu einem instabilen Lauf des Rotors führen und als Oil-Whirl bzw. Oil-Whip bekannt sind.
In diesem Kontext kommt der prädiktiven Simulation des Rotorverhaltens eine wesentliche Bedeutung bei, um kostenintensive Prototypenuntersuchungen zu minimieren. Darüber hinaus lassen sich modelltechnisch Variationen experimentell schwer zugänglicher Randbedingungen wie der Unwuchtverteilung durchführen, um a priori das zu erwartende Schwingungsverhalten bewerten zu können.
Da eine Steigerung des Modellierungsgrads in der Regel mit einer Erhöhung der Rechenzeiten einhergeht und dies dem Ziel eines schnellen Auslegungsprozesses entgegenwirkt, muss im Kontext der notwendigen Modellgüte ein adäquater Kompromiss zwischen Genauigkeit der Simulation und resultierendem Aufwand gefunden werden, was auch bei der Modellbildung Parametervariationen nach sich zieht.
Ziel des Projektes ist die Analyse zweier Abgasturbolader mit abweichendem Radiallagerkonzept. Während der Referenzlader mit einer semi-floating Schwimmbuchsenlagerung ausgestattet ist, soll die Neuentwicklung ohne zweiten Schmierfilm auskommen, was als Kompaktlagerung bezeichnet wird. Damit einhergehend sind das zu erwartende Schwingungsverhalten sowie die tribologisch relevanten Lagerparameter im Kontext von Fertigungstoleranzen und der transienten Belastung zu untersuchen, was abschließend eine Bewertung des neuen Lagerkonzepts ermöglicht

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Entstehung und qualitative Prädiktion von Eigenspannungen und Verzug, beim Rotationsreibschweißen
Laufzeit: 01.01.2016 bis 31.07.2019

Beim Reibschweißen wird die notwendige Wärme durch eine Relativbewegung und das Aufbringen eines Normaldrucks direkt in der Verbindungszone realisiert, was eine stoffschlüssige Verbindungen zwischen Werkstoffen erlaubt, die mit konventionellen Schweißverfahren nicht umsetzbar sind. Insbesondere bei filligranen Leichtbaukomponenten ist dabei jedoch zu beachten, dass verglichen mit anderen Fügeverfahren hohe Kräfte und Momente entstehen, was sich negativ auf die Eigenspannungen und den Bauteilverzug auswirken kann. Beide bilden sich vorrangig während des Abkühlens, nach dem eigentlichen Schweißprozess, und können mithilfe bishiger Simulationsmodelle aufgrund der Verwendung vonFluidformulierungen nicht ausgewertet werden.
Eine Erweiterung des simulativen Ansatzes dahingehend, die Eigenspannungen qualitativ zu prädiktieren, ermöglicht abschließend präzisere Geometrie- und Prozessempfehlungen.
Dazu wird das verwendete Materialmodell befähigt, elastische, thermische und plastische Dehnungen zu unterscheiden. Weiterhin können Gefügeumwandlungen einbezogen werden, wobei ein empirisches Modell zur Bestimmung der Phasenanteile implementiert wird. Basierend
auf der Phasenzusammensetzung wird sowohl das Fließverhalten des Werkstoffs modiziert als
auch Volumendehnungen aufgrund der veränderten Gitterstruktur berücksichtigt.

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Erweiterte thermische Modellierung für die transiente, hydrodynamisch gekoppelte Simulation der nichtlinearen Rotordynamik von Turboladern
Laufzeit: 01.01.2017 bis 30.06.2019

Ziel des Forschungsvorhabens ist die Verbesserung der bestehenden Berechnungsmethodik für schnell drehende ATL mit Schwimmbuchsenlagerungen auf Basis elastischer MKS-Formulierungen. Die bei ATL auftretenden subsynchronen Schwingungen sowie instabile Systemzustände während des Turboladerhochlaufs sollen auch für hohe Drehzahlen durch Verringerung der thermischen Unsicherheiten verlässlich in Frequenz- und Amplitudenwert abgebildet werden.
Dazu ist eine Erweiterung der bisherigen Berechnungsmethoden um eine ganzheitliche Betrachtung der Thermodynamik des ATL notwendig. Für die angestrebte Lösung der Energiegleichung muss eine Lösung der Reynoldsschen Differentialgleichung realisiert werden, die eine Bestimmung des Spaltfüllungsgrads zulässt. Zu diesem Zweck soll das Zwei-Phasen-Modell, welches eine effiziente numerische Umsetzung der JFO-Randbedingungen ermöglicht, verwendet werden.
Als Resultat kann im Anschluss die dreidimensional veränderliche Temperatur- und Viskositätsverteilung im Schmierspalt aus der 3D-Energiegleichung bestimmt werden.
Diese Erweiterung bedingt, dass zusätzliche thermische Zustandsgrößen (Temperaturen der Lageroberflächen) und Materialparameter berücksichtigt werden. Als Ausgabegrößen resultieren damit neben den mechanischen Ergebnissen (Kräfte und Momente) zusätzlich Wärmeströme, die auf Rotor, Schwimmbuchse(n) und Gehäuse wirken.
Damit verbunden ist eine adäquate Beschreibung der thermischen Körper, welche im Rahmen des übergeordneten MKS-Algorithmus (Rotordynamik) implementiert werden muss. Durch die als thermische Körper zu berücksichtigenden Komponenten (Welle, Schwimmbuchsen, Gehäuse) können die Wärmeflüsse sowohl in ihrer Zeitabhängigkeit modelliert als auch die thermischen Wechselwirkungen zwischen den Lagern sowie die Wärmeströme von der Turbine zum Verdichter abgebildet werden.
Bedingt durch die unterschiedlichen Zeitskalen zwischen thermischem und mechanischem System wird abschließend die Verwendung hybrider Integrationsalgorithmen untersucht, um trotz der Erhöhung der Modellierungstiefe die Simulationszeiten in praktikablen Größenordnungen zu halten.

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Partikelbasierter Ansatz für die Fluid-Struktur-Interaktion
Laufzeit: 01.01.2015 bis 30.06.2019

Ziel des Projekts ist es zur Untersuchung der Fluid-Festkörper-Interaktion eine allgemeine Vorgehensweise abzuleiten, welche die bestehenden Berechnungsmethoden der Finiten Elemente Methode (FEM) und der Smoothed Particle Hydrodynamic (SPH) koppeln. Ein im Vorfeld experimentell untersuchtes System, bei dem die Wechselwirkungen zwischen Fluid und umgebender Struktur notwendigerweise abzubilden sind, stellt die Ölwanne dar. Infolge der Ölfüllung kommt es zu einer Verschiebung der Eigenfrequenzen und einer Veränderung der Schwingungsamplituden, was vor allem einen signifikanten Einfluss auf die Schallabstrahlung hat.
Die SPH-Methode ist eine makroskoposche Simulationsmethode, bei der das Fluid durch diskrete Punkte approximiert wird. Das Bewegungsverhalten dieser Punkte, welche jeweils Teilvolumina des Gesamtfluids darstellen, wird mit der Navier-Stokes-Gleichung beschrieben. Namensgebend für dieses Verfahren ist die Glättung der Teilcheneigenschaften, bei der die Wirkung der Nachbarpartikel auf einen Partikel abhängig von deren Abstand ist. Auf diese Weise wird jeder Partikel nur von den Partikeln seiner direkten Nachbarschaft beeinflusst. Daraus resultiert eine große Anzahl kleiner Gleichungssysteme, welche gut parallelisierbar sind und mit geringem numerischen Aufwand gelöst werden können. Zur Abbildung wird aufrund der Bewegung der Fluidpartikel untereinander häufig auf die flexible und robuste lagrangsche, netzlose Methode zurückgegriffen, welche sich besonders für Mehrphasenströmungen und große Verformungen eignet, allerdings auch bei der Simulation von Schweißenprozessen Anwendung findet.
Im Gegensatz zur SPH ist die FEM ein numerisches Verfahren, welches neben anderen physikalischen Problemstellungen vor allem im Bereich von Festigkeits- und Verformungsuntersuchungen angewendet wird.
Während bei der SPH viele kleine Gleichungssysteme gelöst werden, wird bei der FEM ein großes Gleichungssystem gelöst, was einen signifikanten numerischen Aufwand darstellt. Allerdings kann im Gegenzug auf aufwändige Suchoperationen, welche bei der SPH aufgrund der Formulierung notwendig sind, verzichtet werden.
Das allgemeine Konzept der Kopplung der FEM mit der SPH wird in einem ersten Schritt durch eine Co-Simulation beider Teilelemente realisiert, wobei beide Methoden abwechselnd ausgeführt und Übergabeinformationen wie Position und Druck der Partikel bzw. Knoten austauschen werden. Im weiteren Verlauf dieser Untersuchung wird eine vollständige Kopplung der Verfahren angestrebt, bei der nur ein Solver verwendet wird, was eine ganzheitliche Darstellung der Wirkzusammenhänge ermöglicht.

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Automatic balancing of centrifuges by means of fluids and solids
Laufzeit: 01.06.2016 bis 31.05.2019

Automatic ball balancers (ABB) can be applied to rotating machinery in order to reduce the effective unbalance excitation and resulting deflections. The passive working mechanism does not necessitate active components such as sensors, control units and actuators. In an ABB several balls are enclosed in a cylindrical cavity and can orbit freely on a circular track positioned centrically to the axis of rotation of the equipped rotor. As inherent to the functional principle, the rotating speed has to exceed the first critical frequency for the balls to be positioned beneficially and counterbalancing the primary unbalance. During the transient phase prior to the rotor reaching the final operating speed and the balls adopting their final stationary resting position relative to the rotor system, the movement of the balls is strongly dependent on the environing fluid in the cavity. From gaseous environments to highly viscous oils a wide scope is available to design the ABB.
In current research a carbon fiber reinforced plastic rotor for medical centrifuges is equipped with an ABB and the ideal range for the density and viscosity of the fluid in the balancer is explored experimentally as well as by means of multi-body simulations incorporating the fluid structure interaction in the ABB.

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Aufbau eines Messradprotyps für eine Lastmessung am unmodifiziertem Rad
Laufzeit: 01.10.2018 bis 28.02.2019

Zur Bestimmung von dynamischen Radkräften soll eine Messmethode entwickelt werden, die eine Bestimmung der Kräfte durch die Messung der Belastung des Felgenkörpers erlaubt. Nachteile kommerzieller Produkte sind die nur bedingte Anwendbarkeit auf Spezailfahrzeuge und zudem die Notwendigkeit der Modifikation des Rads, bei der die Felge zerteilt und durch einen zylindrischen Messadapter wieder verbunden wird. Die Kraft die durch den Messadapter geleitet wird, wird intern durch mehrere DMS bestimmt und durch einen vom externen Drehgeber bestimmten Winkel in das stehende System transformiert. Diese Methode ist beim betrachteten Anwendungsfall nicht praktikabel, zudem gibt es keine passenden Messadapter in der notwendigen Größe und dem Lastbereich. Daher soll an der originalen Felge eine zirkulare Dehnungsmessung erfolgen und der Lastzustand im Rad mitrotierend bestimmen werden. Über einen geeigneten Drehgeber (wie den ABS Sensor) und einem zusätzlichen Referenzsensor, der die absolute Position des Rads bestimmt, kann die radfeste Last in ein fahrzeugfestes Koordinatensystem überführt werden.
Am Ende des Projektes steht ein vollständiges Messrad mit Messtechnik zur Verfügung. Ferner erfolgen der Nachweis der Funktionstüchtigkeit und eine Dokumentation der notwendigen Schritte zur Applikation an der realen Felge, wobei das Verfahren voll skalierbar sein soll.

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Nichtlineare Schwingungssimulation eines Differentialgetriebes
Laufzeit: 01.08.2018 bis 28.02.2019

Im Rahmen der Konzipierung von Differentialgetrieben ist neben der reinen Funktionsweise und einem hohen Wirkungsgrad auch das akustische Verhalten ein Qualitätskriterium. Aufgrund der hohen Anzahl bewegter Elemente, ihrer Kontakte untereinander sowie der nichtlinearen Lagerungseigenschaften ist die multikriterielle Auslegung der Konstruktion meist nur unter Verwendung numerischer Simulationen und begleitender experimenteller Untersuchungen möglich.
Im Rahmen der Simulation, welche aufgrund der großen Referenzbewegungen vorteilhaft unter Nutzung von Mehrkörpersystemen umgesetzt werden kann, müssen zum einen die Anregungsmechanismen und zum anderen das nichtlineare Verhalten des Gesamtsystems infolge der Gleitlagerung korrekt abgebildet sein. Wesentliche Einflüsse ergeben sich dabei durch die elastischen Eigenschaften der Einzelbauteile sowie das Verhalten der Lagerung. Letztere ist vor allem für den Anlaufscheibenverbund der Kegelräder nicht trivial, da hier ballige Gleitlager mit zusätzlichen Kunststoffelementen verwendet werden. Eine detaillierte Abbildung der Steifigkeits- und Dämpfungseinflüsse im Rahmen der Gesamtsimulation des Systemverhaltens erlaubt final eine ganzheitliche Beurteilung der Konstruktion.

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Forschungs- und Transferschwerpunkt Automotive - Leitprojekt COmpetence in Mobility COMO III (Elektromobilität) - Teilprojekt Gesamtfahrzeug: Fahrdynamik und Radlasten
Laufzeit: 01.01.2016 bis 31.12.2018

Der Forschungsschwerpunkt Competence in Mobility (COMO), einem Verbundprojekt im Forschungs- und Transferschwerpunkt Automotive der OvGU, befasst sich im weitesten Sinne mit der Elektrifizierung von Kraftfahrzeugen, unter anderem der Energiebereitstellung, der Energieumwandlung und der Antriebstechnik sowie grundlegend neuer Fragen im Zusammenhang mit der Elektromobilität.
Im Teilprojekt "Gesamtfahrzeug: Fahrdynamik und Radlasten" geht es um die Abstimmung der Fahrwerksdynamik, welche nicht nur entscheidend für die Belastung und Lebensdauer der Fahrwerkskomponenten ist, sondern sich auch maßgeblich auf den Fahrkomfort auswirkt.
Entsprechend der zur Verfügung stehenden Versuchsträger wird ein Achsmodell aufgebaut und den Erfordernissen der durch die Elektrifizierung veränderten Fahrwerksabstimmung angepasst. Im Rahmen der Gesamtfahrzeugkonzipierung werden über diese Vorgehensweise die Lasten und Bewegungsverläufe der ungefederten Fahrzeugkomponenten ermittelt. Zur Kalibrierung sind dazu die eingehenden Radlasten erforderlich, welche mit einem 6-Komponenten-Messrad direkt am Fahrzeug gemessen werden können. Erst dieser Zusammenhang zwischen eingehenden Radlasten und gemessenen Dehnungen an den interessierenden Bauteilen sichert eine Möglichkeit der Kalibrierung und auch Validierung mit den entwickelten Simulationsmodellen.
Mit der direkten Messung der Dehnungen am Bauteil zur Bestimmung der Schnittlasten lassen sich Belastungsmessungen während des Betriebs durchführen. Die erzielten Messergebnisse sind für die konstruktive Auslegung des Radnabenmotors zwingend notwendig. Alternativ lassen sich Belastungszyklen nur aus in der Literatur vorhandenen Messreihen ableiten, deren Übertragung auf das aktuelle Fahrzeug lediglich eine grobe Abschätzung zulassen würde.

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Analyse der Belastung und Beanspruchung an einer Rotationspresse
Laufzeit: 01.01.2018 bis 30.11.2018

Zur Herstellung von Halbzeugen wird bei der Verarbeitung von Kupfer das Strangpressen verwendet. Dabei wird ein auf Umformtemperatur erwärmter Pressling mit einem Stempel durch eine Matrize gedrückt. Im konkreten Anwendungsfall wird die Erwärmung durch plastische Deformation des Rohmaterials auf einer Rotationspresse realisiert. Das umlenkende Reibrad ist über eine axiale, hydraulisch wirkende Spannvorrichtung auf einer Welle fixiert, die durch zwei Wälzlager abgestützt ist. Im Bereich der Lagerung ist für die Spannvorrichtung ein Gewinde vorgesehen, das allerdings im Betrieb Ausfallerscheinungen zeigt, was sich in einem Abscheren der Gewindeflanken und damit einem Verlust der Funktionsfähigkeit wiederspiegelt.
In diesem Kontext sollen zunächst die auf die Maschine und damit letztlich auch auf das Gewinde wirkenden äußeren Lasten infolge der plastischen Umformung messtechnisch erfasst werden. Aufgrund der zu erwartenden Kräfte besteht nicht die Möglichkeit einer direkten Kraftmessung, vielmehr müssen indirekte Methoden (Dehnungsmessstreifen am Gegenhaltebügel) verwendet werden.
Im Anschluss an die Bestimmung der äußeren Lasten können die zu erwartende Durchbiegung der Wellenkonstruktion und die resultierenden Biegenormalspannungen aus FE-Simulationen berechnet und mit den Lasten aus der hydraulischen Vorspannung zur nominellen Gesamtnormalspannung superponiert werden.
Mit diesen Informationen des globalen Spannungsverlaufs kann ferner die Spannungsverteilung im Gewindekontakt unter Nutzung eines detaillierten FE-Modells analysiert und die Materialbeanspruchung bestimmt werden, welche beim konkreten Anwendungsfall zum Ausfall der Konstruktion führt.

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Analysis of the most important design parameters of the crank drive due to the NVH behaviour - analysis of the main bearing forces w.r.t. the acoustic sensitivity
Laufzeit: 01.04.2018 bis 30.11.2018

The acoustic emissions of the combustion engine are one of the main contributors to the pass by noise of a passenger car, which is a main focus of current NVH activities.
In this context the crank drive has a dominant influence and has to be analyzed in detail to identify the most important design parameters concerning vibrations of the main bearings, which defines one excitation source of the engine's acoustic emission. Thereby, the main focus will be on design parameters, which can easily be changed in an already existing production line for mass production of passenger cars.
The deformation of the crank shaft, which was calculated with the previously defined MBS model under nominal conditions (two rotational speeds) is analyzed concerning the strain energy. The results are averaged for one load cycle to allow for an overall statement, which regions are sensitive concerning the NVH behavior (due to large strain energy). This approach neglects the non-linear interactions between the vibration behaviour of the crank shaft and the bearing parameter, but it allows for a determination of relevant geometrical parameters of the crank shaft. For reasons of further investigations also the contribution of each eigenmode to the strain energy is calculated and weighted with the participation factor.
After a parameter variation, which is performed in time domain, the bearing forces, which are assumed to affect the NVH behaviour dominantly, are transferred into frequency domain including the resulting phase angle with respect to the crank shaft angle. Furthermore, acoustic sensitivities for each bearing (from experimental or computational data) are used to compare different variants. In this context several aspects has to be taken into account: On the one hand vibration with different opposed phases vanish (phase cancel). On the other hand high bearing forces, which result from eigenvalues in the interesting frequency domain, can be shifted towards frequencies with low acoustic sensitivities, leading to a lower sound pressure (eigenvalue dispersion). The last point to mention is a mode control, so that specific modes are tuned to assure that the amplitudes in the bearings tend to zero.

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Reibgeschweißte Hybridverbindungen aus Aluminium und Stahl: experimentelle Untersuchung und phänomenologische Modellierung
Laufzeit: 01.04.2016 bis 30.09.2018

Die heutigen ingenieurwissenschaftlichen Anstrengungen im Bereich der Produktentwicklung konzentrieren sich zunehmend auf eine effiziente Nutzung von Energie- und Rohstoffressourcen. Vor diesem Hintergrund gewinnt das Gestaltungsprinzip des konsequenten Leichtbaus im Maschinen- und Anlagenbau mehr und mehr an Bedeutung. Ein möglicher Ansatz ist die gezielte Ausnutzung technologischer Eigenschaften ver­schiedener Materialien in Hybridstrukturen. Erklärtes Ziel des Projektes ist die Simulation der Tragfähigkeit solcher reibgeschweißten Hybrid­verbindungen aus Aluminium und Stahl unter Berücksichtigung lokaler Gefügeunterschiede und Inhomo­genitäten. Zu diesem Zweck werden entsprechende Reibschweißversuche durchgeführt, wobei die Prozessparameter (Reibdruck, Reibzeit, Spindeldrehzahl und Stauchdruck) systematisch variiert werden. Diese Versuche liefern die Datenbasis für die experimentelle Analyse der makroskopischen, mesoskopischen und mikroskopischen Einflüsse auf die Tragfähigkeit der Struktur unter Zugbelastung. Zu diesen Einflüssen gehören unter anderem die charakteristische Wulstformung (makroskopisch), die Ausdehnung der WEZ (mesoskopisch) sowie die chemische Zusammensetzung der Fügekontaktebene oder das lokale Gefüge in der WEZ (jeweils mikroskopisch). Gleichzeitig dienen die Versuche als Validierungsgrundlage für die Simulation des Schweißprozesses selbst. Mit Hilfe der Prozesssimulation können die Auswirkungen der Prozessparameter auf die Prozessgrößen (Aufheiz- und Abkühlungsrate, Temperaturverteilung, plastische Deformation, Diffusion etc.) und somit auf die Werkstoff- und den Struktureigenschaften der Schweißverbindung abgeleitet werden. Ausgehend davon werden entsprechende phänomenologische Modelle entwickelt, um die maßgeblichen Einflüsse abzubilden. Anschließend werden diese Ergebnisse als Ausgangsbedingung bei der Simulation der Tragfähigkeit (virtueller Zugversuch) der Hybridverbindung, unter Annahme großer Deformationen und materiell nichtlinearem Verhalten verwendet.

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Simulation des dynamischen Verhaltens von Laborzentrifugen unter Berücksichtigung der Einflusses der Rotorschnellverriegelung
Laufzeit: 01.02.2018 bis 30.06.2018

Bei der Konzeptionierung von Laborzentrifugen stellen neben Leistungsparametern wie maximale Drehzahl und Beladung auch Komforteigenschaften wesentliche Kriterien dar, welche die Kaufentscheidung des Kunden maßgeblich beeinflussen. Ein Fokus liegt dabei auf einer hohen Variabilität des Rotors und einem möglichst einfachen Wechsel. Diesem Wunsch kann mit Schnellverriegelungskonzepten entsprochen werden, wobei allerdings unter allen Umständen die Funktionsfähigkeit (Verbindung von Welle und Rotor) trotz vereinfachter Benutzung sichergestellt sein muss und sich zudem das dynamische Verhalten des Gesamtsystems inkl. Akustik nicht verschlechtern darf.
Getrieben durch den stetigen Wettbewerb und den damit verbunden Kostendruck dürfen derartige Systeme nur geringe Zusatzkosten verursachen und basieren deshalb meist auf Zentrifugalkraft-getriebenen Konzepten.
Eine Analyse derartiger Systeme kann vorteilhaft simulationsgestützt erfolgen, um die zu erwartenden Entwicklungskosten und Designmodifikationen zu minimieren.
Ziel des Projektes ist die Abbildung eines derartigen Verriegelungsmechanismus und die Überprüfung der Funktionsfähigkeit sowie der Einflüsse auf die Rotordynamik an zwei Zentrifugen mit unterschiedlichen Rotoren und Belastungen. Die Untersuchungen erlauben anschließend eine Bewertung der Konstruktion und ggf. Anpassungen zur zielgerichteten Konzipierung des Produkts.

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Analyse der nichtlinearen Wälzlagerdynamik bei transientem Betrieb in Abhängigkeit der Reib- und Beschleunigungsparameter
Laufzeit: 15.11.2017 bis 31.03.2018

Im Rahmen der Konzipierung wälzgelagerter Rotorsysteme kommt der Auslegung der Lager eine steigende Bedeutung zu. Gerade unter Berücksichtigung nichtlinearer Effekte wie dem lastabhängigen Wechsel von Wälzen und Gleiten entstehen zum einen Schwingungsanregungen, die sowohl, aufgrund thermischer und mechanischer Belastungen, die Lebensdauer des Systems verringern als auch für unerwünschte Schallemissionen sorgen. Unter Nutzung von Mehrkörpermodellen können die mechanischen Interaktionen detaillierter abgebildet werden, wobei infolge der allgemeinen nichtlinearen Beschreibung im Gegensatz zu quasistationären Ansätzen auch dynamische Effekte im transienten Betrieb untersucht werden können.
Ziel des Projektes ist die Analyse eines vorgespannten Schrägkugellagers bzgl. des Schlupfes der Wälzkörper sowie der Belastungen des Lagerkäfigs. Dabei steht vor allem der Einfluss des Schmiermittels und damit der Reib- sowie der Beschleunigungsparameter während des transienten Betriebs im Fokus. Auf Basis der durchgeführten Untersuchungen sollen vorteilhafte Kombinationen abgeleitet werden, die zum einen eine schlupfbedingte Erwärmung des Wälzlagers auch bei hohen Beschleunigungen verhindern, zum anderen eine Belastung des Lagerkäfigs unterhalb der Versagensgrenze realisieren.
Aus der Analyse der internen Wirkzusammenhänge im Wälzlager kann eine Verbesserung des Kenntnisstands abgeleitet werden, die auch für andere Anwendungen eine genauere Prädiktion des nichtlinearen Schwingungsverhaltens und der damit einhergehenden Effekte ermöglicht.

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Transiente Axiallagersimulation unter Berücksichtigung massererhaltender Kavitation
Laufzeit: 01.11.2016 bis 31.03.2018

Neben der Radiallagerung von Rotoren spielt auch deren axiale Lagerung eine wesentliche Rolle bei der Auslegung rotordynamischer Systeme. Insbesondere bei geringer oder wechselnder axialer Belastung werden dazu zwei gegeneinander wirkende Axiallager - Haupt- und Hilfslager - eingesetzt. Insbesondere das Hilfslager weist, bedingt durch den größeren axialen Spalt, nur eine Teilfüllung auf, was sich gegenüber einer Vollfüllung durch eine geringere Reibleistung äußert. Unter transienten Bedingungen sind die Füllgrade beider Spalte von der Zeit und der Belastung abhängig und führen so auf veränderliche Druckverteilungen in den Segmenten und ferner zu variierenden Steifigkeits- und Dämpfungseigenschaften der Gesamtlagerung.
Ziel dieses Projekts ist daher, das beschriebene transiente Verhalten simulativ abzubilden und in ein Rotordynamikmodell zu integrieren. Das Kavitationsverhalten wird zum einen basierend auf einer regularisierten Variante des Elrod-Algorithmus und zum anderen unter Nutzung des Zweiphasenmodells implementiert. Zunächst wird eine Validierung bzw. Verifizierung unter statischen Belastungen angestrebt, bevor entsprechende transiente Untersuchgungen durchgeführt werden.

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Analysis of the most important design parameters of the crank drive due to the NVH behaviour - Analysis of the crank shaft and the main bearings
Laufzeit: 01.11.2017 bis 28.02.2018

The acoustic emissions of the combustion engine are one of the main contributors to the pass by noise of a passenger car, which is a main focus of current NVH activities.
In this context the crank drive has a dominant influence and has to be analyzed in detail to identify the most important design parameters concerning vibrations of the main bearings, which defines one excitation source of the engine's acoustic emission. Thereby, the main focus will be on design parameters, which can easily be changed in an already existing production line for mass production of passenger cars. For this purpose a multi-body-simulation model of the crank drive is build.
Beside the crankshaft, which will be modeled as an elastic body (using the floating frame of reference approach - elastic deformations are superimposed to the rigid body motion via a reduced FE-model), the remaining bodies are assumed as rigid. The bearings on the crank shaft are modeled by a transient solution of Reynolds PDE, which allows a detailed analysis of the bearing forces and the influence of bearing parameters. The exciting forces are determined by the transient combustion forces acting on the pistons. As it is assumed that a lower magnitude of excitation forces leads to lower acoustic emissions, the numerical results of interest are the forces in the main bearings, which can excite the crankcase and lead to a noticeable acoustic behaviour.

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Simulation von ATL mit Dual-Volute Aufladung
Laufzeit: 15.10.2017 bis 31.01.2018

Neben dem konventionellen Wirkprinzip der Stauaufladung kann die Turbine eines Abgasturboladers alternativ mittels Stossaufladung betrieben werden. Diese Variante nutzt nicht nur die Druckunterschiede über der Turbine sondern auch die kinetische Energie des Abgases, wodurch sich Wirkungsgradvorteile ergeben. Dies führt allerdings wegen des pulsierenden Drucks im Abgas zu einem transient veränderlichen Abtriebsmoment der Turbine, was zum einen Schwingungen des Laufzeugs und zum anderen eine veränderte Hochlaufcharakterisik nach sich ziehen kann. Die konkreten Auswirkungen auf das rotordynamische Verhalten sind bisher aufgrund der starken Nichtlinearität des Systemverhaltens nicht abschließend untersucht.
In diesem Projekt wird der Einfluss der Stossaufladung gegenüber der herkömmlichen Stauaufladung mit Hinblick auf die Rotordynamik des Laufzeugs und dessen radialer Lagerung, welche als Schwimmbuchsenlagerung ausgeführt ist, untersucht. Von wesentlicher Bedeutung ist dabei die adäquate Modellierung  der Lagereigenschaften, welche typische nichtlineare Effekte wie Oil-Whirl und Oil-Whip zuverlässig in Frequenz und Amplitude abbilden muss, woraus sich Aussagen bzgl. des Einflusses der Lagerung auf maximale Drehzahlen, Instabilitäten, Lebensdauer etc. ableiten lassen.

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Analysis of the dynamical behaviour of turbocharger rotors supported in ball bearings
Laufzeit: 15.03.2017 bis 31.12.2017

Turbochargers are essential elements in the downsizing concept of recent combustion engines. One major development objective is to raise the maximum rotor speed to either increase the air-mass flow or decrease the design size. This causes, among mechanical strength issues, inadequate subsynchronous vibrations known as fluid-whirl and fluid-whip for turbochargers equipped with journal bearings. Another disadvantage of commonly used journal bearings is the rather high friction loss, which is a significant design parameter. To overcome these problems ball bearings concepts are most suitable for advanced designs.
In that context, the simulation of the rotor including the non-linear effects of ball bearings, (with additional squeeze film damper to assure sufficient damping) is essential for an apriori analysis of the system’s dynamics. For that purpose, a dynamic model of the ball bearings including the contact dynamics between the balls, the inner and outer bearing raise and the cage was established and is investigated in detail.
The ball bearings and the squeeze film dampers are implemented with high modelling depth, taking into account all relevant design parameters like initial load, contour of the ball bearings, seals of the squeeze film damper etc.. The system’s eigenbehaviour is investigated using a non-linear and a linearized approach for the stiffness and damping properties of the bearings.
Finally, the results in term of time dependent rotor displacements (under a given rotational frequency of the turbocharger) are examined and compared with measurements to validate the simulation model.

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Steifigkeits- und Dämpfungscharakterisierung von porösen Schäumen
Laufzeit: 01.08.2017 bis 31.12.2017

Zur Geräuschreduktion von schwingenden Komponenten in automobilen Systemen werden unter anderem Schaumstoffe eingesetzt, die auf schallabstrahlende Oberflächen appliziert werden. Die resultierende Schalldämmung hängt hierbei maßgeblich von den physikalischen Eigenschaften des Schaumstoffes ab.
Die durchgeführten Studien umfassen die Charakterisierung des Schaumstoffmaterials sowie die experimentelle Bestimmung von frequenzabhängigen Steifigkeits- und Dämpfungseigenschaften im Frequenzbereich bis 2 kHz mittels eines Shakers.
Es wurden Messverfahren unterschiedlicher Prinzipien gegenübergestellt:
a) Ein vertikaler Aufbau, bei dem die Schaumproben durch eine starre Masse belastet sind und zu Schwingungen angeregt werden. Durch den Abgleich der Beschleunigungssignale der Anregung und der gefederten Masse in Relation zu der erwarteten Vergrößerungsfunktion des linearen Schwingsystems können durch Regressionsverfahren die Steifigkeit und das Dämpfungsmaß in Abhängigkeit der Resonanzfrequenz bestimmt werden.
b) Ein horizontaler Aufbau, bei dem die Schaumprobe zwischen einem starren Gegenlager und dem Shaker positioniert und monofrequent belastet wird. Unter Zuhilfenahme eines in Reihe geschalteten Kraftsensors wird das Weg-Kraft-Diagramm aufgezeichnet, aus dem die Steifigkeit sowie das Dämpfungsmaß abgeleitet werden können.

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Al-Fe-Mischbauzahnrad - Verbindungsoptimierung Mischbauzahnrad
Laufzeit: 01.08.2017 bis 30.11.2017

Ziel des Projektes ist die Entwicklung eines außenverzahnten Zahnrads in einer Al-Fe-Mischbauweise. Dabei soll der Innenteil des Zahnrades aus Aluminium gefertigt und in den Stahlaußenring eingeschweißt werden. Zur sicheren Übertragung möglichst hoher Kräfte und Momente soll eine Reibschweißverbindung auf der Umfangsfläche realisiert werden. Für die Auslegung der Fügegeometrie werden prädiktive Verfahren der Reibschweißsimulation verwendet, die eine Bestimmung der Prozesskenngrößen ermöglichen, auf deren Basis eine multikriterielle Optimierung des Fügeverfahrens durchgeführt werden kann.

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Untersuchung des Korrosionseinflusses auf die Bauteilsicherheit eines Schienensystems zur Beförderung mobilitätsbehinderter Personen
Laufzeit: 01.09.2017 bis 30.11.2017

In Ambulanzmobilen wird zur Sicherung der zu transportierenden mobilitätsbehinderten Personen am Fahrzeugboden ein Schienensystem eingesetzt, an dem die notwendigen Gurte befestigt werden. Die Schienen sind mittels Schraubverbindungen über eine hinsichtlich ihrer Festigkeit zu analysierende Gewindehülse an einem Blech und einer Multiplexplatte fixiert. Das Blech ist seinerseits am Fahrzeugboden über eine Klebeverbindung angebracht.
Zur Bestimmung der maximalen Belastungen der Gewindehülse wird die Verstellbarkeit des Systems und die damit einhergehende Lastverteilung auf die einzelnen Befestigungselemente als Extremwertproblem modelliert. Anschließend werden die aus den maximalen Belastungen resultierenden Spannungen unter Nutzung angepasster FE-Modelle analysiert. Dabei wird aufbauend auf Untersuchungen des TÜV Rheinland eine durch Korrosion induzierte Abschwächung des tragfähigen Querschnitts der Gewindehülse berücksichtigt und die Verbindindung hinsichtlich ihrer zulässigen Belastungen bewertet.

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Erprobung eines flexiblen Messverfahrens mit Hilfe der inversen Matrixmethode
Laufzeit: 01.12.2016 bis 31.10.2017

Die messtechnische Bestimmung von Bauteillasten und -beanspruchungen ist ein wichtiger Aspekt des Maschinenbaus. Diese Größen werden sowohl für die Auslegung technischer Systeme als auch für die Validierung von Simulationen verwendet, weshalb eine geeignete Bestimmung auch heute Gegenstand der Forschung ist. Eine verbreitete Variante, die in ein Bauteil eingeleiteten Kräfte und Momente zu bestimmen, ist die Verwendung von DMS. Dazu werden diese auf die Oberfläche des Messobjekts appliziert, wodurch den DMS die auftretenden Dehnungen des Messobjekts aufgeprägt werden. Diese Dehnungen bewirken eine Änderung des elektrischen Widerstands, der leicht messbar ist. Somit messen DMS die Dehnung, die von den zu ermittelnden Messgrößen hervorgerufen wurden und erlauben so einen Rückschluss auf die Messgrößen selbst.
Im Bereich der Fahrzeugentwicklung haben die Kräfte und Momente, die über die Reifen eingeleitet werden, eine zentrale Bedeutung. Diese äußeren Anregungen sind stark vom Fahrverhalten und der Fahrbahn abhängig und können mit kommerziellen Messrädern, welche DMS verwenden, ermittelt werden (CAEMAX, Kistler).
Aus den hohen Kosten dieser kommerziellen Messgeräte resultiert der Wunsch nach kostengünstigen Alternativen. Die erwarteten Dehnungen können im Rahmen von FEM-Analysen der zu untersuchenden Bauteile simulative bestimmt und die Positionierung der DMS mit Hilfe problemabhängiger Kriterien optimiert werden. Damit kann die Ergebnisqualität verbessert oder die Anzahl der benötigten Messstellen reduziert werden.
Das vielseitig einsätzbare Messverfahren der inversen Matrixmethode wird an einem automotiven Beispiel untersucht, wobei die in das Fahrwerk eingeleiteten Lasten mit DMS ermittelt werden. Anders als bei Messrädern werden diese DMS auf der Radachse appliziert. Das Übertragungsverhalten wird mit Hilfe der FEM berechnet und ein Vergleich aller ausgewählten Positionsmöglichkeiten durchgeführt. Das so bestimmte Übertragungsverhalten muss sowohl hohe Dehnungen als auch eine gute Kondition aufweisen, weshalb zur Optimierung dieser zwei Kriterien ein Pareto-Ansatz verwendet wird. Da diese Vorgehensweise verschiedene Lösungen erzeugt, wird eine Fehleranalyse durchgeführt, welche die im Versuch auftretenden zufälligen und systematischen Fehler einbezieht. Die Anwendbarkeit des Messverfahrens wird sowohl an einem Achsprüfstand als auch am Fahrzeug untersucht.

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Messung der Betriebsschwingungen eines Generators
Laufzeit: 01.08.2017 bis 31.10.2017

An einem Generator mit inovativer Luftspaltwicklung wurde im Rahmen der Betriebschwingungsanalyse experimentell der Frequenzgang aufgenommen, um das dynamische Verhalten zu charakterisieren. Die Anregung erfolgt dabei als Fußpunkterregung mit einem 10kN Shaker, wobei die Ansteuerung über einen eigens programmierten Signalgenerator realisiert wurde, der harmonische und nichtharmonische Signal erzeugen und auf eine definierte Beschleunigungsamplitude regeln kann. Zur Bestimmung des Frequenzgangs wurde ein Gleitsinus bzw. Sinus-Sweep verwendet. Im Gegensatz zu üblichen Methden, welche Anregungen über Impulshammer vorsehen, lassen sich als Resultat der großen Anregungskräfte, die durch den Shaker umgesetzt werden können, auch nichtlineare Charakteristiken bestimmen, die z.B. durch Spielpassungen auftreten können. Als Quintessenz ist damit die Bestimmung des Übertragungsverhaltens unter Berücksichtigung der Randbedingungen im realen Betrieb möglich.

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Modularer Batterieprüfstand im ZTR Roadster
Laufzeit: 01.01.2017 bis 31.10.2017

Im Rahmen des Projekts wurde ein ZTR-Roadster elektrifiziert und als mobiler Batterie-Prüfstand konzipiert. Dazu wurde die Batteriewanne so ausgelegt, dass sie modular in kurzer Zeit (ca. 5 Minuten) gewechselt werden kann. Ein wesentliches Element der Neukonzipierung stellt die Hinterradschwinge dar, welche für die Aufnahme eines permanenterregten Synchronmotors umgebaut wurde, was darüber hinaus eine Anpassung der Übersetzung des Kettenantriebs auf die Charakteristik des Motors notwendig machte.
Der ZTR Roadster bietet neben der Funktionsweise als mobiler Batterie-Prüfstand die Möglichkeit zur Darstellung der für die Eletrifizierung notwendigen Schritte von den einzelnen Komponenten hin zum  Gesamtfahrzeugs und kann medienwirksam zur Präsentation der Arbeiten an der OVGU im Rahmen der Elektromobilität verwendet werden.

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Granulare Medien zur Schwingungsreduktion
Laufzeit: 01.01.2016 bis 13.07.2017

Im Rahmen der Schwingungs- und Schallreduktion können neben etablierten Systemen auch weiterführende passive Konzepte verwendet werden, die eine Füllung von Kavitäten durch granulare Medien vorsehen. Dabei werden die positiven Dämpfungseigenschaften von granularen Materialien ausgenutzt und am Beispiel einer Ölwanne gezeigt, dass deutliche Schwingungsreduktionen, ohne Erhöhung der Masse und ohne zusätzlichen Bauraum zu beanspruchen, realisiert werden können. Bedingt durch die im Betrieb unvermeidliche Verteilung des Granulates in einer großen Kavität und dem damit einhergehenden deutlichen Einfluss auf das Schwinungsverhalten der Struktur, wurde eine Struktur mit vielen kleinen Kavitäten abgeleitet. Aufgrund des vorteilhaften Steifigkeits-Gewichts-Verhältnis können in diesem Zusammenhang Honigwabenstrukturen eingesetzt werden, deren optimale Füllung abgeleitet wurde.
Im Anschluss wurden verschiedene alternative Materialien untersucht, bei denen granulares Gummi die besten Ergebnisse erzielte, da die Verformung des Materials als zusätzliche Dissipationsquelle fungiert. Die entstandenen Methoden können analog auf andere Fragestellungen angewand werden, was zur Definition einer
allgemeinen Methodik führte, die sowohl für horizontale als auch für vertikale Applikationen anwendbar ist.

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Entwicklung und iterative Erprobung von automatischen Auswuchtsystemen für Zentrifugenrotoren
Laufzeit: 01.11.2014 bis 31.05.2017

Laborzentrifugen dienen der Trennung von Stoffen. Bei hohen Drehzahlen wirken große Beschleunigungen auf das Zentrifugiergut, was zur zügigen Sedimentation der schweren Bestandteile führt. Voraussetzung für den Betrieb von Zentrifugen sind ausbalancierte Rotoren und die gleichmäßige Gewichtsverteilung der Proben, um Unwuchten möglichst gering zu halten.
Ziel des Forschungsprojektes ist die Erprobung und Auslegung eines modularen Systems, welches die variablen Unwuchten in Laborzentrifugen automatisch ausgleichen kann, um Vibrationen und Folgeschäden zu vermeiden.
Unsere Forschungen haben gezeigt, dass rein fluidbasierte Auswuchteinheiten für die angestrebten Dimensionen von Laborzentrifugen nicht geeignet sind, da der Ausgleichseffekt zu gering ausfällt. Unter Zuhilfenahme von Festkörpern in dem Trägerfluid konnte der positive Ausgleichseffekt experimentell in einem Prototyp und im Serienmuster sowie rechnerisch in Mehrkörpersimulationen gezeigt werden. Die Verwendung von geeigneten Laufbahnkomponenten und der resultierenden Reibungsreduktion unterstreichen das erreichte Potenzial der Auswuchteinheit am angefertigten Serienmuster bei zielgerichteter Auslegung.

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Improvement of dynamic behaviour of semi-floating turbocharger with focus on harmonic vibrations
Laufzeit: 01.11.2016 bis 31.03.2017

The aim of the project is a detailed investigation of the non-linear behaviour of a semi-floating turbocharger for the whole operation range. For this task a model is necessary, which describe the eigenbehaviour of the rotor and further include a detailed bearing model as well as a suitable thermal model. In addition the simulations have to be compared with measurements. Finally, suggestions shall be stated to reduce the harmonic vibrations by change of geometrical parameters and by improvement of the balancing process always in the context of resulting friction power and subharmonic vibrations.

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Steifigkeits- und Dämpfungscharakterisierung von Gummipuffern
Laufzeit: 01.10.2016 bis 31.03.2017

Für die transiente Simulaton von Zentrifugen, welche häufig auf Gummipuffern gelagert sind, stellen die frequenzabhängigen Steifigkeits- und Dämpfungseigenschaften der Lagerung in den drei Raumrichtungen einen erheblichen Einfluss dar. Diese Eigenschaften wurden mittels eines Shakers und eines Kraftsensors messtechnisch ermittelt.
Hierzu wurden die Gummipuffer zwischen einem starren Gegenlager und dem Shaker positioniert und monofrequent belastet. Die Aufzeichnung der Pufferverschiebung erfolgte mittels eines Laservibrometers. Unter Zuhilfenahme eines in Reihe geschalteten Kraftsensors wurden die Weg-Kraft-Diagramme aufgezeichnet, aus dem die Steifigkeit sowie das Dämpfungsmaß abgeleitet werden können. Durch die automatisierte Abrasterung des Frequenzbereiches lassen sich die frequenzabhängigen Gummipuffercharakteristika effizient ermitteln.

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Simulation des dynamischen Verhaltens eines drehmomentenfühlenden Lamellendifferentials
Laufzeit: 01.11.2016 bis 01.02.2017

Im Rahmen der Optimierung von Verteilergetrieben ist eine Analyse der wirkenden Kräfte auf die einzelnen Bauteile notwendig. Aufgrund der komplexen Kinematik (einschließlich großer Verschiebungen) und der vielfältigen Kontaktbedingungen innerhalb drehmomentenfühlender Lamellendifferentiale ist eine Beschreibung unter Nutzung von MKS-Algorithmen vorteilhaft.
Auf Basis der konstruktiven Parameter soll ein nichtlineares Modell aufgebaut werden, an welchem eine Analyse der Kinematik (Anlageverhalten, Sperrwirkung) sowie eine transiente Auswertung der Kontaktkräfte unter verschiedenen Lastbedingungen möglich ist.
Diese Informationen bilden die Grundlage für weiterführende Festigkeitsanalysen mit dem Ziel einer Kostenreduktion durch Ausnutzung von Bauteilreserven.

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Optimierung von Turbolader Lagerungen / Rotordynamik
Laufzeit: 01.07.2014 bis 31.12.2016

Während des Entwicklungsprozesses von Turboladern sind neben den strömungs- und thermodynamischen Eigenschaften auch die Einflüsse der Rotordynamik und die Auslegung der Lagerung zentrale Punkte, welchen eine hohe Bedeutung zukommt. Aufgrund der vielfältigen Einflüsse auf das Schwingungsverhalten ist eine a priori Abschätzung unter Nutzung vereinfachter Formeln mit vielen Unsicherheiten verbunden. Aus diesem Grund soll ein numerisches Modell des zu entwickelnden Turboladers aufgebaut werden, das die rotordynamischen Eigenschaften einschließlich der Lagerung abbildet.
Damit sollen die Auswirkungen konstruktiver Veränderungen auf subharmonische Schwingungsanteile (Whirl-, Whip), Reibleistung und Lagerkräfte studiert werden können.
Nach Umsetzung eines Prototyps sollen die Simulationen mit durchgeführten Messungen abgeglichen und die im Rahmen der Fertigungsgenauigkeit resultierenden Grenz-Lagerspielenkombinationen hinsichtlich ihrer Einflüsse auf das Schwingungsverhalten untersucht werden.
Die beschriebenen Arbeiten werden für zwei Turbolader (die konstruktiven Umsetzungen variieren als Resultat der Anwendung im Zusammenhang mit Benzin bzw. Diesel-Aggregaten) in analoger Weise durchgeführt.

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Aufbau und Inbetriebnahme eines Berstprüfstands für Kleinstrotoren
Laufzeit: 01.08.2016 bis 01.12.2016

Mit dem Ziel der Untersuchung der Festigkeitseigenschaften von Kleinstrotoren soll ein Prüfstand aufgebaut und in Betrieb genommen werden, der unter Einbeziehung von Lasertriangulationssensoren die Aufweitung der Wicklung am Rotor sowie dessen Drehzahl zeitabhängig aufnimmt. Hintergrund des Prüfstands sind die speziell bei faserverstärkten Rotoren nur schwer abzuschätzenden zulässigen maximalen Drehzahlen, bevor es zum Versagen der Matrix-Faser-Verbindung und damit einer Zerstörung des Rotors kommt.

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Bestimmung der frequenzabhängigen Steifigkeits- und Dämpfungskoeffizienten der Halterung einer Abgasanlage
Laufzeit: 01.08.2016 bis 01.12.2016

Mit dem Ziel der Untersuchung der dynamischen Eigenschaften einer Abgasanlage kommt neben den Struktureigenschaften der Konstruktion vor allem auch den Steifigkeits- und Dämpfungskoeffizienten der Halterung eine große Bedeutung zu, da sich diese maßgeblich auf die Eigenfrequenzen und damit potentielle Resonanzstellen sowie die zu erwartenden Schwingungsamplituden auswirken. Bedingt durch die Ausführung als Elastomere ergibt sich eine Frequenzabhängigkeit der Koeffizienten, die für eine fundierte Analyse zu berücksichtigen ist.
Zur Bestimmung der frequenzabhängigen Steifigkeits- und Dämpfungskoeffizienten soll unter Einbeziehung von Lasertriangulationssensoren und einer Kraftmessdose ein Prüfstand aufgebaut und in Betrieb genommen werden, der über eine angepasste Konstruktion auch die Vorspannung mit berücksichtigt. Während die Halterung mit einem Shaker in einer definierten Frequenz erregt wird, erfolgt eine parallele Aufnahme der Schwingungsgeschwindigkeiten sowie der wirkenden Kräfte.
Nach Integration bzw. Differenzieren des Geschwindigkeitssignals kann unter Kenntnis der wirkenden Kraft die zugehörige Federsteifigkeit berechnet werden. Ferner ist mit diesen Informationen die Bestimmung der Hystereseverluste möglich, womit im Anschluss der Dämpfungskoeffizient ermittelt werden kann.

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Countermeasure suggestions concerning special phenomena of turbochargers
Laufzeit: 01.04.2016 bis 31.08.2016

In the earlier project the influence of different parameter upon harmonic vibrations of a turbocharger rotor has already been analysed. As a result the unbalance distribution and the non-linear characteristics (mainly damping) of the bearings could be identified as significant factors.
The aim of the current project is a further detailed investigation of the system behaviour. For that task a model upgrade concerning eigenfrequencies of the rotor as well as an improved bearing and thermal model are necessary. In addition the simulations have to be compared with measurements. Finally suggestion of countermeasures shall be stated to reduce vibration amplitudes taking into account the current balancing process and the non-linearities of the bearings.

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ATL Rotordynamiksimulation
Laufzeit: 01.08.2015 bis 30.06.2016

Auf Grundlage des in den vorangegangenen Projekten "Turbolader Benchmark" und "Instabilität der Turboladerlagerung" erarbeiteten Wissenstands zur Simulation des dynamischen Verhaltens von Turboladern, sollen die entwickelten Berechnungsroutinen auf einen weiteren Turbolader angewandt werden. Dies bezieht sich zum einen auf die Beschreibung der Rotordynamik des Laufzeugs unter Berücksichtigung der nichtlinearen Lagerung als auch auf die Rückwirkung auf das elastisch abgebildete Gehäuse.
Aufgrund einer speziellen Lagergeometrie müssen Axialnuten und profiliete Lagerungen vorgesehen werden. Dazu ist eine Anpassung des Algorithmus hinsichtlich unstetiger Spaltfunktionsverläufe und der daraus resultierenden Problematiken der Diskretisierung notwendig.
In diesem Kontext werden Parametervariationen durchgeführt, um die Auswirkungen auf die, das Systemverhalten dominierenden, subharmonischen Schwingungen und deren Einflüsse auf die Rotordynamik und Hydrodynamik vorherzusagen.

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Simulative Vorauslegung des Reibschweißprozesses anhand ähnlicher Fügeaufgaben
Laufzeit: 01.07.2015 bis 30.06.2016

Unterliegt einer Vertraulichkeitsvereinbarung.                                                                                                                                                                                                                                           .

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Aufgleitendes Reibschweißen
Laufzeit: 23.02.2015 bis 31.05.2016

Im Rahmen des Projekts soll das aufgleitende Reibschweißen unter Nutzung geeigneter Simulationsverfahren abgebildet werden. Eine vorteilhafte Beschreibung der temperaturabhängigen Materialeigenschaften, welche beim Übergang von fester zu flüssiger Phase kontinuierlich zu modellieren sind, kann durch ein Carreau-Fluid Gesetz realisiert werden. Die Simulation ermöglicht eine Abbildung des Materialflusses und der Temperaturentwicklung in der Fügezone. Aufbauend auf definierten Materialparameter der beteiligten Werkstoffe ist  der Einfluss verschiedener geometrischer und konstruktiver Parameter sowie ihrer Kombinationen zu untersuchen.

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Investigation of turbochargers concerning harmonic vibrations
Laufzeit: 01.01.2016 bis 01.04.2016

During the development of turbochargers one design criterion involves the amplitudes of harmonic and subharmonic vibrations. When using semi-floating bearings often the harmonic vibrations are dominant and have to be reduced in order to get a beneficial acoustic behaviour.
One main influence upon the harmonic vibrations is the unbalance. Assuming a linear system, a reduction of the unbalance will lead to a reduction of the harmonic vibrations especially in the region of the eigenfrequencies.
During some experimental measurements an increase of the amplitudes in the second resonance was observed, although the unbalance of the rotor was decreased.
Beside the unbalance and its distribution also non-linear effects due to the floating ring bearings can be responsible for the described experimental results.
The aim of the project is to investigate the unexpected behaviour using a numerical model of the turbocharger under transient conditions including a non-linear description of the floating ring bearings.

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Reibleistungssimulation Ölpumpe
Laufzeit: 01.06.2015 bis 31.01.2016

Im Rahmen von Technologieoptimierungen und Minimierung von Kosten sollen Sensoren, deren Messdaten auch einer indirekten Bestimmung zugänglich sind, eingespart werden.
In diesem Kontext zeigten sich während experimenteller Studien bei bestimmten konstruktiven Umsetzungen einer Ölpumpe unerwartete Änderungen der Reibleistung in Abhängigkeit verschiedener Parameter.
Zur Untersuchung der Wirkmechanismen ist die Beschreibung des dynamischen Verhaltens einschließlich der hydrodynamischen Bedingungen und damit der resultierenden Kräfte in der Pumpe unabdingbar. Aus diesem Grund wird ein hydrodynamisch-mechanisch gekoppeltes MKS-Modell der Pumpe aufgebaut und in Abhängigkeit der konstruktiven Parameter eine simulative Studie durchgeführt.
Darüber hinaus ergibt sich mit den resultierenden Belastungen die Möglichkeit einer Bewertung der Tragfähigkeit der Hauptlagerung.

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Virtuelle Parameteridentifikation von Elastomerlagern
Laufzeit: 01.01.2015 bis 31.12.2015

Ziel des Projekts ist die Entwicklung einer FE-basierten Methode zur virtuellen Parameteridentifikation von Elastomerlagern mit Fokus auf dem Steifigkeitsverhalten in den experimentell nur aufwendig darstellbaren Grenzbereichen.
Nach einer Literaturrecherche zu hyperelastischen Materialmodellen und ihrer Anwendung in der FE-Simulation bei großen Verformungen sowie unter Berücksichtigung von Vorspannungen, Reibungseinflüssen und Sondergeometrien erfolgt die Auswahl eines geeigneten hyperelastischen Materialmodells.
Anschließend wird eine Simulationsmethodik zur Bestimmung der Federkennlinien für ausgewählte Elastomerlager in den Betriebs- und Grenzbereichen unter der Berücksichtigung der geforderten Randbedingungen erarbeitet. Unter Nutzung dieser Methodik wird ein Optimierungsalgorithmus zur automatisierten Bestimmung der Materialmodellparameter auf Basis der technischen Zeichnung konzipiert und implementiert.
Abschließend können die Steifigkeitsverhältnisse simulativ auch über den Betriebslastbereich hinaus bestimmt werden.

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Instabilität der Turbolader Lagerung
Laufzeit: 01.08.2014 bis 31.07.2015

Für Konzipierung von Turboladern ist die Beschreibung der harmonischen und subharmonischen Schwingungen, welche durch das nichtlineare Verhalten der Schwimmbuchsenlagerung induziert werden, im gesamten Betriebsdrehzahlbereich notwendig. Dabei ist die ganzheitliche, rückwirkungsbehaftete Kopplung von Rotordynamik und Hydrodynamik abzubilden, um zuverlässige Simulationsergebnisse zu realisieren.
Auf Grundlage des im vorangegangenen Projekt "Turbolader Benchmark" erarbeiteten Wissenstands zur Simulation des dynamischen Verhaltens von Turboladern sollen die entwickelten Berechnungsroutinen zunächst auf einen weiteren Turbolader angewandt werden, um die Übertragbarkeit der Methode auf andere konstruktive Umsetzungen zu zeigen.
Mit Hinblick auf das Komfortkriterium "Schallabstrahlung" wird eine Beschreibung der elastischen Eigenschaften des Gehäuses innerhalb der dynamischen Simulation implementiert, wodurch das Übertragungsverhalten des durch die Schwimmbuchsenlager bedingten Störungssignals zur Gehäuseoberfläche abgebildet wird. Das übertragene Signal ist ursächlich für die Schallemission. Ein Abgleich mit gemessenen Oberflächengeschwindigkeiten ermöglicht die Bewertung der Simulationsergebnisse.
Ziel des Projektes ist die Bereitstellung eines verbesserten Kenntnisstands für die Dynamik von Turboladern, speziell bzgl. des Einflusses der Lagerung auf maximale Drehzahlen, Instabilitäten, Lebensdauer etc.

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Simulation der Rotordynamik eines kinetischen Energiespeichers
Laufzeit: 01.08.2014 bis 31.12.2014

Im Rahmen der Auslegung kinetischer Energie(zwischen)speicher sind zur Realisierung ausreichender Speicherkapazitäten hohe Winkelgeschwindigkeiten und Massenträgheitsmomente notwendig.
Damit einher gehen klassische Fragestellungen der Rotordynamik, welche primär das Eigenverhalten und die Anregung aufgrund der wirkenden Unwucht betreffen.
Abweichend von den linearen Betrachtungen müssen aus Sicherheitsaspekten auch die nichtlinearen, drehzahlabhängigen Eigenschaften der Lagerung, welche hier durch Wälzlager in Verbindung mit O-Ringen umgesetzt ist, berücksichtigt werden.
Im Projekt sollen zunächst die Steifigkeits- und Dämpfungscharakteristiken der zu verwendenden O-Ringe experimentell bestimmt werden (das schließt auch Untersuchungen der Temperaturabhängigkeit mit ein). Darüber hinaus wird mit den ermittelten nichtlinearen Eigenschaften eine Analyse des Systemverhaltens durchgeführt. Das Ziel ist eine verlässliche Vorhersage der kritischen Drehzahlen inkl. nichtlinearer Effekte. % (verallgemeinertes Campbell-Diagramm).

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Berücksichtigung des dynamischen Einflusses von Quetschöldämpfern in ADAMS
Laufzeit: 01.07.2014 bis 30.11.2014

Aufgrund der begrenzten Drehzahlen von E-Turbo Aggregaten, welche vielfach im Rennsport eingesetzt werden, finden Wälzlagerkonstruktionen zur Minimierung der Reibleistung Anwendung, welche zur Realisierung ausreichender Dämpfungswerte und aufgrund der vorteilhaften thermischen Eigenschaften mit zusätzlichen Quetschöldämpferelementen kombiniert werden. Neben diesen positiven Charakteristika der Quetschöldämpfer existieren allerdings auch nichtlineare Einflüsse, welche in Kombination mit dem dynamischen Verhalten des Gesamtsystems zu beschreiben sind, um eine zuverlässige Auslegung des Gesamtsystems zu ermöglichen.
Ausgehend von den Lage- und Geschwindigkeitsvektoren von Welle und Schale können die resultierenden Rückstellkräfte, welche durch die Reynoldssche Differentialgleichung determiniert sind, ermittelt werden. Dabei kann aufgrund der konstruktiven Einschränkung auf rein translatorische Bewegungen von Welle und Schale der Einfluss der Couette-Strömung (Scher-Strömung) vernachlässigt werden kann.
Im Rahmen des Projekts wird eine transiente Lösung des Problems für die Implementierung in ADAMS MSC unter Verwendung nutzergeschriebener Kraftroutinen (g-force) umgesetzt.
Die beschreibende Differentialgleichung wird mit dem Ziel einer effizienten numerischen Umsetzung (d.h. unter Verwendung eines vereinfachten Kavitationsalgorithmus) im Zeitbereich gelöst, wobei frei definierbare Ölzufuhrbedingungen realisiert werden sollen.
Parallel zur numerischen Lösung der Reynoldsschen Differentialgleichung wird eine Näherungslösung (Kurzlagertheorie) implementiert, wodurch erste Auslegungsprozesse und die damit verbundenen Parameterstudien mit vertretbarem Aufwand realisiert werden können.

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Publikationen

2024

Begutachteter Zeitschriftenartikel

Model development for numerical analysis of the bonding strength for friction welded lightweight structures

Heppner, Eric; Sasaki, Tomohiro; Trommer, Frank; Woschke, Elmar

In: Finite elements in analysis and design - Amsterdam : North-Holland, Bd. 229 (2024), Artikel 104063

2023

Buchbeitrag

Hammerwurf-Simulation auf Grundlage von Inertialsensordaten zur Analyse der Wurftechnik

Schmidtchen, Fabian; Tiedemann, Stefan; Daniel, Christian; Witte, Kerstin; Woschke, Elmar

In: dvs-Biomechanik 2023 Tagungsband - Stuttgart : Steinbeis-Edition ; Witte, Kerstin, S. 167-173

Buchbeitrag

Einsatz granularer Materialien zur passiven Schwingungsreduktion von Komponenten einer Windenergieanlage

Prasad, Braj Bhushan; Duvigneau, Fabian; Jehring, Ulrike; Göhler, Hartmut; Büschel, Alexander; Juhre, Daniel; Woschke, Elmar

In: Tagungsband, DAGA 2023 - 49. Jahrestagung für Akustik , 2023 - Berlin : Deutsche Gesellschaft für Akustik e.V. ; Estorff, Otto *1957-*, S. 1135-1138

Buchbeitrag

Experimentelle Konzeptstudien zur Anwendbarkeit akustischer schwarzer Löcher und Metamaterialien

Thoma, Niklas; Duvigneau, Fabian; Juhre, Daniel; Trenner, Michael; Woschke, Elmar

In: Aggregate- und Antriebsakustik - 12. Magdeburger Symposium, 28. und 29. Juni 2023 : Tagungsband - Magdeburg : Universitätsbibliothek, Artikel 15, insges. 16 S.

Buchbeitrag

Akustische Charakterisierung eines Computertomographen

Thoma, Niklas; Duvigneau, Fabian; Juhre, Daniel; Woschke, Elmar

In: Tagungsband, DAGA 2023 - 49. Jahrestagung für Akustik , 2023 - Berlin : Deutsche Gesellschaft für Akustik e.V. ; Estorff, Otto *1957-*, S. 174-177

Buchbeitrag

Effectivity of particle dampers with granular filling under rotating conditions

Daniel, Christian; Woschke, Elmar; Prasad, Braj Bhushan; Duvigneau, Fabian

In: Proceedings of SIRM 2023 - the 15th European Conference on Rotordynamics : 22nd - 24th February 2023, Darmstadt, Germany - Darmstadt : TU Darmstadt ; Rinderknecht, Stephan, S. 108-117

Buchbeitrag

Preliminary study of acoustic black holes implemented in CT/MRI housings including validation experiments

Thoma, Niklas; Duvigneau, Fabian; Juhre, Daniel; Woschke, Elmar

In: INTER-NOISE and NOISE-CON Congress and Conference Proceedings - Washington, DC : Institute of Noise Control Engineering . - 2023, S. 995-1994

Buchbeitrag

Simulation of foil bearing supported rotor systems

Nitzschke, Steffen; Woschke, Elmar; Daniel, Christian

In: Proceedings of SIRM 2023 - the 15th European Conference on Rotordynamics : 22nd - 24th February 2023, Darmstadt, Germany - Darmstadt : TU Darmstadt ; Rinderknecht, Stephan, S. 257-267 [Konferenz: 15th European Conference on Rotordynamics, SIRM 2023, Darmstadt, 22.-24.02.2023]

Buchbeitrag

Untersuchung der mechanischen und akustischen Emissionen eines elektrischen Gleitboots

Daniel, Christian; Duvigneau, Fabian; Zörnig, Andreas; Woschke, Elmar

In: Aggregate- und Antriebsakustik - Magdeburg : Universitätsbibliothek . - 2023, Artikel 8, insges. 9 S.

Buchbeitrag

Strategies for implementing particle dampers to reduce sound emission from an onshore wind turbine blade

Prasad, Braj Bhushan; Duvigneau, Fabian; Juhre, Daniel; Woschke, Elmar

In: WindEurope Electric City 2021 - WindEurope: BalticWind . - 2023 [Konferenz: WindEurope Electric City 2021 Conference, Copenhagen, 23. - 25.11.2021]

Begutachteter Zeitschriftenartikel

Nonlinear vibration phenomena in hydrodynamically supported rotor systems

Nitzschke, Steffen; Woschke, Elmar; Strackeljan, Cornelius

In: GAMM-Mitteilungen / Gesellschaft für Angewandte Mathematik und Mechanik - Weinheim : Wiley-VCH . - 2023, insges. 21 S.

Begutachteter Zeitschriftenartikel

Semi-analytical solution of the Reynolds equation considering cavitation

Pfeil, Simon; Gravenkamp, Hauke; Duvigneau, Fabian; Woschke, Elmar

In: International journal of mechanical sciences - Amsterdam [u.a.] : Elsevier Science, Bd. 247 (2023), Artikel 108164, insges. 20 S.

Begutachteter Zeitschriftenartikel

Modellentwicklung für die prädiktive Auslegung reibgeschweißter Leichtbaustrukturen mittels FEM

Heppner, Eric; Woschke, Elmar; Schreiber, Vincent; Jüttner, Sven

In: Schweissen und Schneiden: Fachzeitschrift für Schweißen und verwandte Verfahren - Düsseldorf: DVS-Media GmbH, Bd. 75 (2023), 1-2, S. 48-54

Begutachteter Zeitschriftenartikel

Influence of a transient bubble dynamics cavitation model for squeeze film dampers on the run-up behaviour of a turbocharger rotor

Drapatow, Thomas; Woschke, Elmar

In: Proceedings in applied mathematics and mechanics - Weinheim : Wiley-VCH, Bd. 22 (2023), Heft 1, Artikel e202200177, insges. 6 S.

Begutachteter Zeitschriftenartikel

Parameter identification of multibody vehicle models using neural networks

Hobusch, Salim; Nikelay, Ilker; Nowakowski, Christine; Woschke, Elmar

In: Multibody system dynamics - Dordrecht [u.a.] : Springer Science + Business Media B.V . - 2023, insges. 20 S.

Begutachteter Zeitschriftenartikel

Simulation of foil bearing supported rotor systems considering tilting motions

Nitzschke, Steffen; Woschke, Elmar; Daniel, Christian

In: Proceedings in applied mathematics and mechanics - Weinheim : Wiley-VCH, Bd. 23 (2023), Heft 3, Artikel e202300139, insges. 8 S.

Begutachteter Zeitschriftenartikel

SBFEM with reduced modal basis for hydrodynamic bearings

Pfeil, Simon; Song, Chongmin; Woschke, Elmar

In: Proceedings in applied mathematics and mechanics - Weinheim : Wiley-VCH . - 2023, Artikel 202300045, insges. 9 S.

Begutachteter Zeitschriftenartikel

Efficient rotordynamic simulations with semi-analytical computation of hydrodynamic forces

Pfeil, Simon; Duvigneau, Fabian; Woschke, Elmar

In: Bulletin of the Polish Academy of Sciences / Technical sciences / Polska Akademia Nauk - Warsaw : PAS, Division IV Technical Sciences, Bd. 71 (2023), Heft 6$e148252, insges. 9 S.

Begutachteter Zeitschriftenartikel

Design strategies of particle dampers for large-scale applications

Prasad, Braj Bhushan; Duvigneau, Fabian; Reinboth, Tim; Juhre, Daniel; Woschke, Elmar

In: Journal of vibration engineering & technologies - Singapore : Springer Singapore . - 2023, insges. 32 S.

Begutachteter Zeitschriftenartikel

Deformation analysis of friction welded hybrid structures

Heppner, Eric; Glüge, Rainer; Weber, Martin; Woschke, Elmar

In: Proceedings in applied mathematics and mechanics - Weinheim : Wiley-VCH, Bd. 22 (2023), Heft 1, Artikel e202100206, insges. 2 S.

Begutachteter Zeitschriftenartikel

Topology optimisation of lattice structures to increase damping

Daniel, Christian; Woschke, Elmar

In: Proceedings in applied mathematics and mechanics - Weinheim : Wiley-VCH, Bd. 22 (2023), Heft 1, Artikel e202200094, insges. 5 S.

Begutachteter Zeitschriftenartikel

Application and damping mechanism of particle dampers

Prasad, Braj Bhusuan; Duvigneau, Fabian; Woschke, Elmar; Juhre, Daniel

In: Proceedings in applied mathematics and mechanics - Weinheim : Wiley-VCH, Bd. 22 (2023), Heft 1, Artikel e202200116, insges. 6 S.

Dissertation

Schwingungsanalysen unter ganzheitlicher Berücksichtigung elektromagnetischer Lasten

Wegner, Sebastian; Woschke, Elmar; Leidhold, Roberto

In: Magdeburg: Universitätsbibliothek, Dissertation Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg, Fakultät für Maschinenbau 2023, 1 Online-Ressource (XVIII, 140 Seiten, 31,78 MB) [Literaturverzeichnis: Seite 127-134]

Dissertation

Thermo-hydrodynamische Gleitlagermodelle für die instationäre Simulation von Rotorschwingungen

Strackeljan, Cornelius; Woschke, Elmar

In: Magdeburg: Universitätsbibliothek, Dissertation Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg, Fakultät für Maschinenbau 2023, 1 Online-Ressource (XI, 143 Seiten, 11,91 MB) [Literaturverzeichnis: Seite 135-143]

Dissertation

Numerical assessment of the residual stress formation in rotary friction welding

Rößler, Christoph; Woschke, Elmar; Halle, Thorsten

In: Magdeburg: Universitätsbibliothek, Dissertation Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg, Fakultät für Maschinenbau 2023, 1 Online-Ressource (IV, 100, III-XXIV Seiten, 22,63 MB) [Literaturverzeichnis: Seite IX-XX]

Dissertation

Analyse des rotordynamischen Systemverhaltens bei dynamischer Belastung unter Berücksichtigung der Kopplung zwischen Radial- und Axiallager

Ziese, Christian; Woschke, Elmar

In: Magdeburg: Universitätsbibliothek, Dissertation Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg, Fakultät für Maschinenbau 2023, 1 Online-Ressource (XXI, 141 Seiten, 59,02 MB) [Literaturverzeichnis: Seite 133-141]

2022

Buchbeitrag

Modellentwicklung zur Vorauslegung von reibgeschweißten Aluminium-Stahl Hybridverbindungen durch ganzheitliche Abbildung der Verbindungsbildung mittels FEM

Heppner, Eric; Woschke, Elmar; Schreiber, Vincent; Jüttner, Sven

In: Kongress: DVS Congress 2022, Koblenz, 19. -21. September 2022, DVS Congress 2022 - Düsseldorf: DVS Media GmbH . - 2022, S. 216-222 - (DVS Berichte; Band 382)

Buchbeitrag

Messtechnik zur Verschleißerkennung an Gleichlaufgelenkwellen in Verspannungsprüfständen

Zörnig, Andreas; Daniel, Christian; Schmidt, Hendrik; Woschke, Elmar

In: 1. Fachtagung TestRig/ Fachtagung TestRig - Tübingen: Expert; Kuttner, Thomas . - 2022, S. 53-60

Buchbeitrag

Approximating unstable operation speeds of automatic ball balancers based on design parameters

Spannan, Lars; Woschke, Elmar

In: Konferenz: XLVIII International Summer School-Conference Advanced Problems in Mechanics, St. Petersburg, Russia, 2020, Advanced problem in mechanics II - Springer Nature Switzerland AG; Indeitsev, D. A. . - 2022, S. 223-233

Buchbeitrag

Vergleich verschiedener granularer Materialien und Mixturen für die Anwendung in partikelbasierten Schwingungsdämpfern

Prasad, Braj Bhushan; Duvigneau, Fabian; Woschke, Elmar; Juhre, Daniel

In: Fortschritte der Akustik - DAGA 2022 - Berlin: Deutsche Gesellschaft für Akustik e.V. (DEGA) . - 2022, S. 1358-1361

Buchbeitrag

Simulativ gestützte Charakterisierung eines momentenreduzierten Rotationsreibschweißprozesses

Körner, Markus; Schmicker, David; Urban, Florian; Jüttner, Sven; Woschke, Elmar

In: Kongress: DVS Congress 2022, Koblenz, 19. -21. September 2022, DVS Congress 2022 - Düsseldorf: DVS Media GmbH . - 2022 - (DVS Berichte; Band 382)

Begutachteter Zeitschriftenartikel

Influence of lubricant film cavitation on the vibration behaviour of a semi-floating ring supported turbocharger rotor with thrust bearing

Ziese, Christian; Strackeljan, Cornelius; Nitzschke, Steffen; Daniel, Christian; Woschke, Elmar; Klimpel, Thomas

In: Journal of engineering for gas turbines and power - New York, NY : ASME, Bd. 144 (2022), insges. 19 S.

Begutachteter Zeitschriftenartikel

Damping performance of particle dampers with different granular materials and their mixtures

Prasad, Braj Bhushan; Duvigneau, Fabian; Juhre, Daniel; Woschke, Elmar

In: Applied acoustics - Amsterdam [u.a.]: Elsevier, Bd. 200 (2022), insges. 22 S.

Begutachteter Zeitschriftenartikel

Internal two-phase flow induced vibrations - a review

Haile, Samuel Gebremariam; Woschke, Elmar; Tibba, Getachew Shunki; Pandey, Vivek

In: Cogent Engineering - London: Taylor & Francis, Bd. 9 (2022), 1

Begutachteter Zeitschriftenartikel

A framework for modelling the manufacturing process of friction welded lightweight structures

Heppner, Eric; Woschke, Elmar

In: Finite elements in analysis and design - Amsterdam: North-Holland, Bd. 205 (2022)

Begutachteter Zeitschriftenartikel

Application of particle dampers on a scaled wind turbine generator to improve low-frequency vibro-acoustic behavior

Prasad, Braj Bhushan; Duvigneau, Fabian; Juhre, Daniel; Woschke, Elmar

In: Applied Sciences - Basel: MDPI, Bd. 12 (2022), 2, insges. 24 S.

2021

Buchbeitrag

Detection of wear damage by measuring the strains in ball-constant-velocity joints under operation conditions

Zörnig, Andreas; Daniel, Christian; Schmidt, Hendrik; Woschke, Elmar

In: Konferenz: 14th International Conference on Dynamics of Rotating Machines, SIRM 2021, Gdańsk, Poland, February 17-19, 2021, The 14th International Conference on Dynamics of Rotating Machines/ International Conference on Dynamics of Rotating Machines - Gdańsk: Wydawnictwo IMP PAN; Żywica, Grzegorz . - 2021, S. 351-359

Buchbeitrag

SBFEM for the Reynolds equation in rotordynamic simulations

Pfeil, Simon; Gravenkamp, Hauke; Duvigneau, Fabian; Woschke, Elmar

In: Konferenz: 14th International Conference on Dynamics of Rotating Machines, SIRM 2021, Gdańsk, Poland, February 17-19, 2021, The 14th International Conference on Dynamics of Rotating Machines/ International Conference on Dynamics of Rotating Machines - Gdańsk: Wydawnictwo IMP PAN; Żywica, Grzegorz . - 2021, S. 156-165

Buchbeitrag

Run-up simulation of an automotive turbocharger rotor using an extensive thermo-hydrodynamic bearing model

Strackeljan, Cornelius; Ziese, Christian; Kreschel, Martin; Woschke, Elmar

In: The 14th International Conference on Dynamics of Rotating Machines , 2021 - Gdańsk : Wydawnictwo IMP PAN, S. 145-155

Buchbeitrag

Run-up simulation of a floating ring supported turbocharger rotor with thrust bearing considering mass-conserving cavitation

Ziese, Christian; Strackeljan, Cornelius; Nitzschke, Steffen; Woschke, Elmar

In: The 14th International Conference on Dynamics of Rotating Machines , 2021 - Gdańsk : Wydawnictwo IMP PAN, S. 134-144

Buchbeitrag

Analysis of dynamical behaviour of rotors under axial loads and supported by full-floating disk thrust bearing

Nitzschke, Steffen; Ziese, Christian; Woschke, Elmar

In: Konferenz: 14th International Conference on Dynamics of Rotating Machines, SIRM 2021, Gdańsk, Poland, February 17-19, 2021, The 14th International Conference on Dynamics of Rotating Machines/ International Conference on Dynamics of Rotating Machines - Gdańsk: Wydawnictwo IMP PAN; Żywica, Grzegorz . - 2021, S. 72-81

Buchbeitrag

Consideration of fluid inertia and cavitation for transient simulations of squeeze film damped rotor systems

Drapatow, Thomas; Alber, Oliver; Woschke, Elmar

In: Konferenz: 14th International Conference on Dynamics of Rotating Machines, SIRM 2021, Gdańsk, Poland, February 17-19, 2021, The 14th International Conference on Dynamics of Rotating Machines/ International Conference on Dynamics of Rotating Machines - Gdańsk: Wydawnictwo IMP PAN; Żywica, Grzegorz . - 2021, S. 34-43

Buchbeitrag

Investigating the influence of rolling friction on the stable operation of automatic balancing units

Spannan, Lars; Woschke, Elmar

In: Konferenz: 14th International Conference on Dynamics of Rotating Machines, SIRM 2021, Gdańsk, Poland, February 17-19, 2021, The 14th International Conference on Dynamics of Rotating Machines/ International Conference on Dynamics of Rotating Machines - Gdańsk: Wydawnictwo IMP PAN; Żywica, Grzegorz . - 2021, S. 92-99

Buchbeitrag

Transient simulation of a rotor supported in partially filled herringbone grooved journal bearings using the narrow groove theory - boundary conditions

Nitzschke, Steffen; Woschke, Elmar; Daniel, Christian; Sporbeck, Thorsten

In: Vibration Engineering for a Sustainable Future - Cham: Springer International Publishing; Oberst, Sebastian . - 2021, S. 151-156 - (Numerical and analytical methods to study dynamical systems; Vol. 3)

Buchbeitrag

Transient simulation of a rotor supported in herringbone grooved journal bearings using the narrow groove theory

Nitzschke, Steffen; Woschke, Elmar; Daniel, Christian; Sporbeck, Thorsten

In: Konferenz: 13th International Conference on Dynamics of Rotating Machinery, Lyngby, Copenhagen, 13-15 February 2019, Proceedings of 13th SIRM, the 13th International Conference on Dynamics of Rotating Machinery/ International Conference on Dynamics of Rotating Machinery - Lyngby, Denmark: Department of Mechanical Engineering, Technical University of Denmark; Santos, Ilmar Ferreira . - 2019, S. 150-161, 2021

Buchbeitrag

Gekoppelter Simulationsansatz zur Schwingungsanalyse einer Zentrifuge

Marter, Paul; Daniel, Christian; Duvigneau, Fabian; Woschke, Elmar; Juhre, Daniel

In: Fortschritte der Akustik - DAGA 2021: 47. Jahrestagung für Akustik, 15. bis 18. August 2021 in Wien - Berlin: Deutsche Gesellschaft für Akustik e.V. (DEGA) . - 2021

Buchbeitrag

Simulative determination of ideal fluid properties for an automatic ball balancer under different run-up scenarios

Spannan, Lars; Daniel, Christian; Woschke, Elmar

In: Vibration Engineering for a Sustainable Future - Cham: Springer International Publishing; Oberst, Sebastian . - 2021, S. 3-8 - (Numerical and analytical methods to study dynamical systems; Vol. 3)

Buchbeitrag

Rückwirkungsbehaftete gekoppelte Analyse der Elektrodynamik, vibroakustischen Strukturschwingungen und Rotordynamik des elektrischen Antriebsstranges eines Gleitbootes

Duvigneau, Fabian; Koch, Sebastian; Daniel, Christian; Woschke, Elmar; Juhre, Daniel

In: Fortschritte der Akustik - DAGA 2021: 47. Jahrestagung für Akustik, 15. bis 18. August 2021 in Wien - Berlin: Deutsche Gesellschaft für Akustik e.V. (DEGA) . - 2021

Buchbeitrag

Einsatz granularer Materialien zur passiven Schwingungsreduktion eines Generators einer Windenergieanlage

Prasad, Braj Bhushan; Duvigneau, Fabian; Woschke, Elmar; Juhre, Daniel

In: Fortschritte der Akustik - DAGA 2021: 47. Jahrestagung für Akustik, 15. bis 18. August 2021 in Wien - Berlin: Deutsche Gesellschaft für Akustik e.V. (DEGA) . - 2021

Buchbeitrag

Simulation and measurement of an electric driven turbocharger test rig with full floating ring bearing

Daniel, Christian; Woschke, Elmar; Nitzschke, Steffen

In: Vibration Engineering for a Sustainable Future - Cham: Springer International Publishing; Oberst, Sebastian . - 2021, S. 3-10

Buchbeitrag

Identification of the flow properties of a 0.54% carbon steel during continuous cooling

Rößler, Christoph; Schmicker, David; Sherepenko, Oleksii; Halle, Thorsten; Körner, Markus; Jüttner, Sven; Woschke, Elmar

In: Numerical modelling and simulation of metal processing / Editor: Christof Sommitsch - Basel: MDPI; Sommitsch, Christof . - 2021, S. 49-59

Buchbeitrag

Untersuchung unterschiedlicher Modellierungstiefen im Rahmen einer ganzheitlichen Simulationsmethodik zur akustischen Bewertung von Antriebsaggregaten

Nitzschke, Steffen; Duvigneau, Fabian; Daniel, Christian; Juhre, Daniel; Woschke, Elmar

In: Tagung: Motor- und Aggregate-Akustik - 11. Magdeburger Symposium : Tagungsband [2021] : 11. Magdeburger Symposium, 2021, Motor- und Aggregate-Akustik - 11. Magdeburger Symposium : Tagungsband [2021] - Magdeburg: Universitätsbibliothek . - 2021, S. 52-64

Begutachteter Zeitschriftenartikel

Influence of lubricant film cavitation on the rotor dynamic system behaviour of an exhaust gas turbocharger rotor

Ziese, Christian; Strackeljan, Cornelius; Woschke, Elmar

In: Proceedings in applied mathematics and mechanics - Weinheim : Wiley-VCH, Bd. 20 (2021), Heft 1, Artikel e202000053, insges. 2 S.

Begutachteter Zeitschriftenartikel

Framework for modelling the elastoplastic behaviour of friction welded lightweight structures under tension

Heppner, Eric; Glüge, Rainer; Weber, Martin; Woschke, Elmar

In: Proceedings in applied mathematics and mechanics - Weinheim: Wiley-VCH, Bd. 20 (2021), 1, insges. 2 S.

Begutachteter Zeitschriftenartikel

An efficient semianalytical solution of the Reynolds equation

Pfeil, Simon; Gravenkamp, Hauke; Duvigneau, Fabian; Woschke, Elmar

In: Proceedings in applied mathematics and mechanics - Weinheim: Wiley-VCH, Bd. 20 (2021), Heft 1, Artikel e202000067, insges. 2 S.

Begutachteter Zeitschriftenartikel

Consideration of rubber bushings in a multi-body simulation by detailed finite element models

Marter, Paul; Daniel, Christian; Duvigneau, Fabian; Woschke, Elmar; Juhre, Daniel

In: Proceedings in applied mathematics and mechanics - Weinheim: Wiley-VCH, Bd. 21 (2021), 1, insges. 2 S.

Begutachteter Zeitschriftenartikel

Determination of drag coefficients in automatic ball balancers at low Reynolds numbers

Spannan, Lars; Woschke, Elmar

In: Engineering applications of computational fluid mechanics - Hong Kong: CSE Dept., the H.K. PolyU, Bd. 15 (2021), 1, S. 43-52

Begutachteter Zeitschriftenartikel

High-order SBFEM solution of the Reynolds equation

Pfeil, Simon; Gravenkamp, Hauke; Duvigneau, Fabian; Woschke, Elmar

In: Proceedings in applied mathematics and mechanics - Weinheim: Wiley-VCH, Bd. 21 (2021), 1, insges. 2 S.

Begutachteter Zeitschriftenartikel

Influence of thermally induced changes in lubricating gap clearance and oil viscosity on nonlinear oscillations of hydrodynamically supported rotors

Strackeljan, Cornelius; Ziese, Christian; Woschke, Elmar

In: Proceedings in applied mathematics and mechanics - Weinheim : Wiley-VCH, Bd. 21 (2021), Heft 1, Artikel e202100167, insges. 2 S.

Begutachteter Zeitschriftenartikel

Analysis of dynamical behaviour of full-floating disk thrust bearings

Nitzschke, Steffen; Ziese, Christian; Woschke, Elmar

In: Bulletin of the Polish Academy of Sciences / Technical sciences/ Polska Akademia Nauk - Warsaw: PAS, Division IV Technical Sciences . - 2021, insges. 10 S.

Begutachteter Zeitschriftenartikel

Experimental study of particle dampers applied to wind turbine blades to reduce low-frequency sound emission

Prasad, Braj Bhushan; Duvigneau, Fabian; Juhre, Daniel; Woschke, Elmar

In: INTER-NOISE and NOISE-CON Congress and Conference Proceedings - Washington, DC: Institute of Noise Control Engineering . - 2021, S. 71-82

Begutachteter Zeitschriftenartikel

A simulation of an electric machine considering the coupling of rotor- and electrodynamics

Koch, Sebastian; Duvigneau, Fabian; Woschke, Elmar

In: Proceedings in applied mathematics and mechanics - Weinheim: Wiley-VCH, Volume 20(2021), issue 1, article e202000080, 3 Seiten

Begutachteter Zeitschriftenartikel

A holistic vibration analysis of an electric engine including mechanical and electrodynamic interactions

Koch, Sebastian; Duvigneau, Fabian; Woschke, Elmar

In: Proceedings in applied mathematics and mechanics - Weinheim: Wiley-VCH, Bd. 21 (2021), 1, insges. 2 S.

Begutachteter Zeitschriftenartikel

Modelling the dynamic contact forces during orthogonal turn-milling

Knape, Katharina; Nitzschke, Steffen; Woschke, Elmar

In: Proceedings in applied mathematics and mechanics - Weinheim: Wiley-VCH, Bd. 21 (2021), 1

Begutachteter Zeitschriftenartikel

Scaled boundary finite element method for hydrodynamic bearings in rotordynamic simulations

Pfeil, Simon; Gravenkamp, Hauke; Duvigneau, Fabian; Woschke, Elmar

In: International journal of mechanical sciences - Amsterdam [u.a.]: Elsevier Science, Bd. 199 (2021), insges. 19 S.

Begutachteter Zeitschriftenartikel

Run-up simulation of a semi-floating ring supported turbocharger rotor considering thrust bearing and mass-conserving cavitation

Ziese, Christian; Strackeljan, Cornelius; Nitzschke, Steffen; Daniel, Christian; Woschke, Elmar

In: Lubricants - Basel : MDPI, Bd. 9 (2021), Heft 4, Artikel 44, insges. 23 S.

Dissertation

On the dynamic modelling of automatic ball balancers applied to laboratory centrifuges

Spannan, Lars; Woschke, Elmar

In: Magdeburg: Universitätsbibliothek, Dissertation Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg, Fakultät für Maschinenbau 2021, 1 Online-Ressource (xiii, 162, XXIII Seiten, 17,02 MB) [Literaturverzeichnis: Seite I-XVII]

2020

Buchbeitrag

Untersuchung des Einflusses von Randbedingungen auf die Vergleichbarkeit von numerischer und experimenteller Modalanalyse

Duvigneau, Fabian; Hähnlein, Frederik; Daniel, Christian; Schrader, Peter; Woschke, Elmar; Juhre, Daniel

In: Fortschritte der Akustik - DAGA 2020: 46. Jahrestagung für Akustik, 16.-19. März 2019 in Hannover - Berlin: Deutsche Gesellschaft für Akustik e.V. (DEGA), 2020 . - 2020, S. 274-277[Konferenz: DAGA 2020, Hannover, 16.-19. März 2020]

Buchbeitrag

Design of test specimen for wind turbines to evaluate passive vibration reduction concepts based on granular materials

Prasad, Braj Bhushan; Duvigneau, Fabian; Juhre, Daniel; Woschke, Elmar

In: Fortschritte der Akustik - DAGA 2020: 46. Jahrestagung für Akustik, 16.-19. März 2019 in Hannover - Berlin: Deutsche Gesellschaft für Akustik e.V. (DEGA), 2020 . - 2020, S. 446-449[Konferenz: DAGA 2020, Hannover, 16.-19. März 2020]

Buchbeitrag

Wind turbine blade and generator test specimen for evaluating a passive vibration reduction concept based on granular materials

Prasad, Braj Bhushan; Duvigneau, Fabian; Woschke, Elmar; Juhre, Daniel

In: Proceedings of the ISMA 2020, International Conference on Noise and Vibration Engineering/USD 2020, International Conference on Uncertainty in Structural Dynamics: 7 to 9 September 2020$/ International Conference on Noise and Vibration Engineering - Heverlee (Belgium): KU Leuven, Department of Mechanical Engineering, 2020; Desmet, W. . - 2020, S. 3525-3540

Begutachteter Zeitschriftenartikel

Modal velocity based multiaxial fatigue damage evaluation using simplified finite element models

Kersch, Kurthan; Woschke, Elmar

In: Journal of applied mechanics - New York, NY: ASME . - 2020[online first]

Begutachteter Zeitschriftenartikel

Run up simulation of a full-floating ring supported Jeffcott-rotor considering two-phase flow cavitation

Ziese, Christian; Nitzschke, Steffen; Woschke, Elmar

In: Archive of applied mechanics - Berlin : Springer, Bd. 91 (2021), S. 777-790

Begutachteter Zeitschriftenartikel

Identification of the flow properties of a 0.54% carbon steel during continuous cooling

Rößler, Christoph; Schmicker, David; Sherepenko, Oleksii; Halle, Thorsten; Körner, Markus; Jüttner, Sven; Woschke, Elmar

In: Metals - Basel: MDPI, Volume 10 (2020), issue 1, article 104, 11 Seiten

Begutachteter Zeitschriftenartikel

Analytical wear model and its application for the wear simulation in automotive bush chain drive systems

Tandler, Robert; Bohn, Niels; Gabbert, Ulrich; Woschke, Elmar

In: Wear: an international journal on the science and technology of friction, lubrication and wear - Amsterdam [u.a.]: Elsevier Science, Volumes 446-447(2020), Artikel 203193

Begutachteter Zeitschriftenartikel

A study on harmonic excitation based experimental characterization of damping materials for acoustic simulations

Spannan, Lars; Duvigneau, Fabian; Gavila Lloret, Maria; Daniel, Christian; Juhre, Daniel; Woschke, Elmar

In: Technische Mechanik - wissenschaftliche Zeitschrift für Anwendungen der technischen Mechanik: wissenschaftliche Zeitschrift für Anwendungen der technischen Mechanik - Magdeburg: Inst., Bd. 40 (2020), 2, S. 134-148

Begutachteter Zeitschriftenartikel

Multiaxial and uniaxial fatigue failure evaluation using modal velocities

Kersch, Kurthan; Woschke, Elmar

In: Experimental techniques: an official publication of the Society for Experimental Mechanics - Cham: Springer International Publishing . - 2020, insges. 6 S.[Online first]

Begutachteter Zeitschriftenartikel

Multiaxial fatigue damage evaluation - a new method based on modal velocities

Kersch, K.; Schmidt, A.; Woschke, Elmar

In: Journal of sound and vibration - London: Academic Press, Bd. 476.2020, S. 115297

Begutachteter Zeitschriftenartikel

Fixture modifications for effective control of an electrodynamic3D-shaker system

Kersch, Kurthan; Woschke, Elmar

In: Sound and vibration: SV ; the noise and vibration control magazine - Bay Village, Ohio [u.a.]: Acoustical Publ., Bd. 54.2020, 2, S. 75-84

Begutachteter Zeitschriftenartikel

Numerical analysis based on a multi-body simulation for a plunging type constant velocity joint

Marter, Paul; Daniel, Christian; Duvigneau, Fabian; Woschke, Elmar

In: Applied Sciences - Basel: MDPI, Volume 10 (2020), issue 11, article 3715, 18 Seiten

Dissertation

3D-vibration testing for automotive components

Kersch, Kurthan; Woschke, Elmar

In: Magdeburg, 2020, xxii, 134, XII Seiten, Illustrationen, Diagramme, 30 cm[Literaturverzeichnis: Seite 128-134]

Dissertation

Physikalisch motiviertes Verschleißmodell für Kettentriebe in PKW-Motoren

Tandler, Robert; Woschke, Elmar; Gabbert, Ulrich

In: Düren: Shaker Verlag, 2021, Dissertation Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg, Fakultät für Maschinenbau 2020, 110 Seiten - (Berichte aus dem Maschinenbau), ISBN: 3-8440-7806-1 [Literaturverzeichnis: Seite 105-110]

Artikel in Kongressband

A coupled rotor dynamic simulation of an electric drive train to investigate the acoustic behavior

Koch, Sebastian; Duvigneau, Fabian; Woschke, Elmar

In: E-Forum Acusticum 2020, Dec 7-11, 2020: conference proceedings - [Lyon]: Universite-Lyon - conference proceedings . - 2020, S. 2945-2950

2019

Anderes Material

NVH in der Elektromobilität - Schwingungsanalyse mit Derotator

Duvigneau, Fabian; Daniel, Christian; Koch, Sebastian; Woschke, Elmar

In: Automobiltechnische Zeitschrift - Wiesbaden: Vieweg, 1998, Bd. 121 (2019), 6, S. 68-73

Buchbeitrag

Simulation and measurement of ring speed of full floating ring bearing in an automotive turbocharger

Daniel, Christian; Woschke, Elmar; Nitzschke, Steffen

In: Proceedings of 13th SIRM, the 13th International Conference on Dynamics of Rotating Machinery - Lyngby, Denmark: Department of Mechanical Engineering, Technical University of Denmark; Santos, Ilmar Ferreira, S. 142-149, 2019[Konferenz: 13th International Conference on Dynamics of Rotating Machinery, Lyngby, Copenhagen, 13-15 February 2019]

Buchbeitrag

Transient thermo-hydrodynamic analysis of a laval rotor supported by journal bearings with respect to calculation times

Irmscher, Cornelius; Nitzschke, Steffen; Woschke, Elmar

In: Proceedings of 13th SIRM, the 13th International Conference on Dynamics of Rotating Machinery - Lyngby, Denmark : Department of Mechanical Engineering, Technical University of Denmark ; Santos, Ilmar Ferreira . - 2019, S. 162-173

Buchbeitrag

Simulation of fluid structure interactions by using high order FEM and SPH

Koch, Sebastian; Duczek, Sascha; Duvigneau, Fabian; Woschke, Elmar

In: Particles 2019 - CIMNE , 2019 ; Oñate, E., S. 795-805 [Konferenz: VI International Conference on Particle-Based Methods, Fundamentals and Applications, Particles 2019, Barcelona, Spain, 28-30 October, 2019]

Buchbeitrag

Bestimmung frequenzabhängiger Materialparameter von akustischen Dämmmaterialien

Duvigneau, Fabian; Spannan, Lars; Woschke, Elmar; Juhre, Daniel

In: Tagungsband - DAGA 2019: 45. Jahrestagung für Akustik : 18.-21. März 2019, Rostock - Berlin: Deutsche Gesellschaft für Akustik e.V. (DEGA) . - 2019, S. 141-144

Buchbeitrag

FE-Implementierung für die elektrodynamische Analyse von E-Maschinen

Koch, Sebastian; Duvigneau, Fabian; Duczek, Sascha; Woschke, Elmar

In: 14. Magdeburger Maschinenbau-Tage 2019 - Magdeburger Ingenieurtage - 24. und 25. September 2019 : Tagungsband - Magdeburg : Otto von Guericke Universität Magdeburg, Fakultät Maschinenbau, Institut für Mobile Systeme - Lehrstuhl Mechatronik , 2019, S. 413-425 [Tagung: 14 MMT 2019, 24. und 25. September 2019, Magdeburg]

Buchbeitrag

Hochlaufsimulation eines semi-floating gelagerten ATL-Rotors mit schwimmender Axiallagerscheibe

Ziese, Christian; Daniel, Christian; Mostertz, Holger; Woschke, Elmar

In: 14. Magdeburger Maschinenbau-Tage 2019 - Magdeburger Ingenieurtage - 24. und 25. September 2019 : Tagungsband - Magdeburg: Otto von Guericke Universität Magdeburg, Fakultät Maschinenbau, Institut für Mobile Systeme - Lehrstuhl Mechatronik; Kasper, Roland, S. 105-112[Tagung: 14 MMT 2019, 24. und 25. September 2019, Magdeburg]

Buchbeitrag

Nutzbarkeitsuntersuchung der Messdaten eines Komponenten-Messrades für die Parameteridentifikation mathematisch-empirischer Reifenmodelle am Beispiel des Forschungsfahrzeugs Editha

Schünemann, Martin; Heidfeld, Hannes; Koch, Sebastian; Daniel, Christian; Kasper, Roland; Woschke, Elmar

In: 14. Magdeburger Maschinenbau-Tage 2019 - Magdeburger Ingenieurtage - 24. und 25. September 2019 : Tagungsband: 24. und 25. September 2019 : Tagungsband - Magdeburg: Otto von Guericke Universität Magdeburg, Fakultät Maschinenbau, Institut für Mobile Systeme - Lehrstuhl Mechatronik; Kasper, Roland . - 2019, S. 47-56

Buchbeitrag

Dynamische Radkraftmessung am PKW im Fahrbetrieb mittels DMS Applikation am Felgenkörper

Daniel, Christian; Woschke, Elmar

In: 14. Magdeburger Maschinenbau-Tage 2019 - Magdeburger Ingenieurtage - 24. und 25. September 2019 : Tagungsband - Magdeburg: Otto von Guericke Universität Magdeburg, Fakultät Maschinenbau, Institut für Mobile Systeme - Lehrstuhl Mechatronik, S. 29-36[Tagung: 14 MMT 2019, 24. und 25. September 2019, Magdeburg]

Buchbeitrag

Schweißprozesssimulation zum Bereitstellen neuartiger Prozessparameterkarten für den direkt angetriebenen Rotationsreibschweißprozess

Körner, Markus; Schmicker, David; Rößler, Cristoph; Woschke, Elmar; Jüttner, Sven

In: DVS Congress 2019: Große Schweißtechnische Tagung : DVS-Studentenkongress : Vorträge der Veranstaltungen in Düsseldorf vom 16. bis 17. September 2019 / Veranstalter: DVS - Deutscher Verband für Schweißen und Verwandte Verfahren e. V., Düsseldorf: Große Schweißtechnische Tagung : DVS-Studentenkongress : Vorträge der Veranstaltungen in Düsseldorf vom 16. bis 17. September 2019/ Große Schweißtechnische Tagung - Düsseldorf: DVS Media GmbH . - 2019, S. 533-542 - (DVS Berichte; Band 355)

Buchbeitrag

Vibration reduction in automotive applications based on the damping effect of granular material

Koch, Sebastian; Duvigneau, Fabian; Duczek, Sascha; Woschke, Elmar

In: Automotive Acoustics Conference 2017 - Wiesbaden : Springer Vieweg , 2019, S. 43-57 [Konferenz: 4. Internationale ATZ-Fachtagung Fahrzeugakustik, Zürich, 11. - 12. Juli 2017]

Begutachteter Zeitschriftenartikel

Experimental investigations of the internal friction in automotive bush chain drive systems

Tandler, Robert; Bohn, Niels; Gabbert, Ulrich; Woschke, Elmar

In: Tribology international - Amsterdam [u.a.]: Elsevier Science, Volume 140 (2019), Article 105871

Begutachteter Zeitschriftenartikel

Nonlinear vibrations in rotor systems with floating ring bearings induced by fluidstructure interactions

Woschke, Elmar; Nitzschke, Steffen; Daniel, Christian

In: Proceedings in applied mathematics and mechanics: PAMM - Weinheim [u.a.]: Wiley-VCH, 2002, Bd. 19.2019, 1, insges. 4 S.

Begutachteter Zeitschriftenartikel

NVH in electric mobility - vibration analysis using a derotator

Duvigneau, Fabian; Daniel, Christian; Koch, Sebastian; Woschke, Elmar

In: ATZ worldwide - Wiesbaden: Springer Automotive Media, Bd. 121.2019, 6, S. 66-71

2018

Buchbeitrag

Simulation of the ball kinetic in ball-type automatic balancing devices by solving the axisymmetric navier-stokes Equations in annular cavities

Spannan, Lars; Daniel, Christian; Woschke, Elmar

In: Proceedings of the 10th International Conference on Rotor Dynamics - IFToMM. Volume 4 - Cham: Springer International Publishing; Lucchesi Cavalca, Katia . - 2018, S. 109-118 - (Mechanisms and Machine Science; 63)

Buchbeitrag

Vibration analysis of an electric wheel hub motor at stationary operating points

Duvigneau, Fabian; Koch, Sebastian; Daniel, Christian; Woschke, Elmar; Gabbert, Ulrich

In: Proceedings of the 10th International Conference on Rotor Dynamics - IFToMM. Volume 4 - Cham: Springer International Publishing; Lucchesi Cavalca, Katia . - 2018, S. 51-64 - (Mechanisms and Machine Science; 63)

Buchbeitrag

Application of regularised cavitation algorithm for transient analysis of rotors supported in floating ring bearings

Nitzschke, Steffen; Woschke, Elmar; Daniel, Christian

In: Proceedings of the 10th International Conference on Rotor Dynamics - IFToMM. Volume 4 - Cham: Springer International Publishing, S. 371-387, 2018 - (Mechanisms and Machine Science; 63)[Konferenz: 10th International Conference on Rotor Dynamics - IFToMM, Rio de Janeiro, Brazil, September 23-27, 2018]

Begutachteter Zeitschriftenartikel

Adaption of a Carreau fluid law formulation for residual stress determination in rotary friction welds

Rößler, Christoph; Schmicker, David; Naumenko, Konstantin; Woschke, Elmar

In: Journal of materials processing technology - Amsterdam [u.a.]: Elsevier, Bd. 252.2018, S. 567-572

Begutachteter Zeitschriftenartikel

Influence of friction-induced heating on the dynamic behaviour of rotors supported by journal bearings

Irmscher, Cornelius; Nitzschke, Steffen; Daniel, Christian; Woschke, Elmar

In: Proceedings in applied mathematics and mechanics - Weinheim : Wiley-VCH - Vol. 18.2018, 1, Art. e201800412

Begutachteter Zeitschriftenartikel

Characterization of the frequency-dependent properties of damping materials

Duvigneau, Fabian; Spannan, Lars; Gavila Lloret, Maria; Woschke, Elmar; Gabbert, Ulrich

In: Proceedings in applied mathematics and mechanics: PAMM - Weinheim [u.a.]: Wiley-VCH, Vol. 18.2018, 1, Art. e201800018

Begutachteter Zeitschriftenartikel

Modelling of turn-milled surfaces

Döbberthin, Christin; Taschenberger, Sten; Welzel, Florian; Woschke, Elmar

In: The international journal of advanced manufacturing technology - London: Springer, 1985 . - 2018, insges. 9 S.[First Online]

Begutachteter Zeitschriftenartikel

Concept of a multi sensor and freely configurable patient table for CT applications

Leopold, Mathias; Hoffmann, Thomas; Opfermann, Klemens; Pannicke, Enrico; Rose, Georg; Woschke, Elmar

In: Current directions in biomedical engineering - Berlin : De Gruyter, Bd. 4 (2018), 1, S. 501-504

Begutachteter Zeitschriftenartikel

Design, optimisation and testing of a compact, inexpensive elastic element for series elastic actuators

Irmscher, Cornelius; Woschke, Elmar; May, Erik; Daniel, Christian

In: Medical engineering & physics - Amsterdam [u.a.] : Elsevier Science, Bd. 52 (2018), S. 84-89

Begutachteter Zeitschriftenartikel

An effective vibration reduction concept for automotive applications based on granular-filled cavities

Duvigneau, Fabian; Koch, Sebastian; Woschke, Elmar; Gabbert, Ulrich

In: Journal of vibration and control: JVC - Thousand Oaks, Calif: Sage Science Press, Bd. 24.2018, 1, S. 73-82

Artikel in Kongressband

Modelling approach to the microstructure simulation in pure Aluminium during the RFW process

Heppner, Eric; Woschke, Elmar

In: Proceedings of the 12th International Seminar 'Numerical Analysis of Weldability', held from September 23 to 26, 2018 at Schloss Seggau near Graz, Austria - Graz: Verlag der Technischen Universität Graz, insges. 12 S.[Workshop: 12th International Seminar 'Numerical Analysis of Weldability', held from September 23 to 26, 2018 at Schloss Seggau near Graz, Austria]

2017

Abstract

Acoustic analysis of a simplified oil pan using a coupled FE-SPH approach

Koch, Sebastian; Duczek, Sascha; Duvigneau, Fabian; Woschke, Elmar

In: Particles 2017 : V International Conference on Particle-Based Methods, Fundamentals and Applications : Hannover, Germany, 26-28 September 2017 : technical programme - CIMNE [Konferenz: V. International Conference on Particle-Based Methods, Fundamentals and Applications, Particles 2017, Hannover, Germany, 26-28 September 2017]

Buchbeitrag

Untersuchung der schalldämpfenden Wirkung einer, durch einen speziellen Einschäumprozess hergestellten, Motorkapselung

Schneider, Sebastian; Deußen, Norbert; Luft, Tommy; Woschke, Elmar

In: Fortschritte der Akustik - DAGA 2017: 43. Jahrestagung für Akustik, 06.-09. März 2017 in Kiel - Berlin: Deutsche Gesellschaft für Akustik e.V. (DEGA) . - 2017, S. 597-600

Buchbeitrag

Tragdruck- und Schmierstoffverteilung von Axialgleitlagern unter Berücksichtigung von masseerhaltender Kavitation und Zentrifugalkraft

Ziese, Christian; Woschke, Elmar; Nitzschke, Steffen

In: 13. Magdeburger Maschinenbau-Tage 2017: autonom - vernetzt - nachhaltig, 27. und 28. September 2017 : Tagungsband - Magdeburg: Universitätsbibliothek, S. 312-323[Konferenz: MMT2017]

Buchbeitrag

Validierung eines kalibrierten Simulationsmodells des Rotationsreibschweißprozesses mit Hilfe eines experimentellen Prozessabgleichs

Körner, Markus; Schmicker, David; Rößler, Christoph; Heppner, Eric; Jüttner, Sven; Woschke, Elmar; Trommer, Frank

In: 13. Magdeburger Maschinenbau-Tage 2017: autonom - vernetzt - nachhaltig, 27. und 28. September 2017 : Tagungsband/ Magdeburger Maschinenbau-Tage - Magdeburg: Universitätsbibliothek, 2017 . - 2017, S. 380-391[Konferenz: MMT2017]

Buchbeitrag

Simulation rotordynamischer Systeme mit problemangepasster Modellreduktion und erweiterter Modellierungstiefe für Gleit- und Wälzlagerelemente

Daniel, Christian; Woschke, Elmar; Nitzschke, Steffen

In: 13. Magdeburger Maschinenbau-Tage 2017: autonom - vernetzt - nachhaltig, 27. und 28. September 2017 : Tagungsband - Magdeburg: Universitätsbibliothek, S. 324-334[Konferenz: MMT2017]

Buchbeitrag

Passives Konzept zur Schwingungsreduktion mittels partiell gefüllter Wabenstrukturen

Koch, Sebastian; Duvigneau, Fabian; Orszulik, Ryan; Gabbert, Ulrich; Woschke, Elmar

In: Fortschritte der Akustik - DAGA 2017 - Berlin : Deutsche Gesellschaft für Akustik e.V. (DEGA) , 2017, S. 100-103 [Kongress: 43. Jahrestagung für Akustik, DAGA 2017, Kiel, 06.-09. März 2017]

Buchbeitrag

Entwicklung und Erprobung eines flexiblen Messverfahrens mithilfe FEMgestützter Positionierung von Dehnungsmessstreifen

Koch, Sebastian; Irmscher, Cornelius; Daniel, Christian; Woschke, Elmar

In: 13. Magdeburger Maschinenbau-Tage 2017 , 2017 - Magdeburg : Universitätsbibliothek, S. 171-179

Buchbeitrag

Radlastmessung an einem Elektrofahrzeug bei verschiedenen Fahrbahnbelägen inklusive Sonder- und Missbrauchsereignissen

Irmscher, Cornelius; Koch, Sebastian; Daniel, Christian; Woschke, Elmar

In: 13. Magdeburger Maschinenbau-Tage 2017 , 2017 - Magdeburg : Universitätsbibliothek, S. 94-104

Begutachteter Zeitschriftenartikel

Partial filling of a honeycomb structure by granular materials for vibration and noise reduction

Koch, Sebastian; Duvigneau, Fabian; Orszulik, Ryan; Gabbert, Ulrich; Woschke, Elmar

In: Journal of sound and vibration - London : Academic Press, Bd. 393.2017, S. 30-40

Begutachteter Zeitschriftenartikel

Dynamic behaviour of EHD-contacts using a regularised, mass conserving cavitation algorithm

Nitzschke, Steffen; Woschke, Elmar; Daniel, Christian

In: Technische Mechanik : wissenschaftliche Zeitschrift für Anwendungen der technischen Mechanik - Magdeburg : Inst, Vol. 37.2017, 2-5, S. 181-195

Begutachteter Zeitschriftenartikel

Excitation mechanisms of non-linear rotor systems with floating ring bearings - simulation and validation

Woschke, Elmar; Daniel, Christian; Nitzschke, Steffen

In: International journal of mechanical sciences - Amsterdam [u.a.] : Elsevier Science, 134.2017, Suppl. C, S. 15-27

Begutachteter Zeitschriftenartikel

Run-up simulation of automatic balanced rotors considering velocity-dependent drag coefficients

Spannan, Lars; Daniel, Christian; Woschke, Elmar

In: Technische Mechanik : wissenschaftliche Zeitschrift für Anwendungen der technischen Mechanik - Magdeburg : Inst. - Vol. 37.2017, 2-5, S. 442-449

Begutachteter Zeitschriftenartikel

Experimental study on the velocity dependent drag coefficient and friction in an automatic ball balancer

Spannan, Lars; Daniel, Christian; Woschke, Elmar

In: Technische Mechanik : wissenschaftliche Zeitschrift für Anwendungen der technischen Mechanik - Magdeburg : Inst., Bd. 37 (2017), 1, S. 62-68

Artikel in Kongressband

Beitrag zum Verständnis des Bindemechanismus rotationsreibgeschweißter Verbindungen

Heppner, Eric; Rößler, Christoph; Woschke, Elmar

In: 22. Erfahrungsaustausch Reibschweißen, 21. März 2017: Tagungsband/Vortragsunterlagen / GSI SLV München : Tagungsband/Vortragsunterlagen / Erfahrungsaustausch Reibschweißen , 2017 - München : GSI Gesellschaft für Schweißtechnik International, Niederlassung SLV München , 2017 ; Erfahrungsaustausch Reibschweißen (22.:2017), insges. 6 S. [Tagung: 22. Erfahrungsaustausch Reibschweißen, 21. März 2017, München]

Artikel in Kongressband

Anwendungsfälle der Reibschweißprozesssimulation

Körner, Markus; Schmicker, David; Paczulla, Stefan; Rößler, Christoph; Heppner, Eric; Jüttner, Sven; Woschke, Elmar

In: Digital Engineering technischer Systeme: der Weg zur Smart Factory$d20. IFF-Wissenschaftstage 21.-22. Juni 2017 : Tagungsband / Fraunhofer-Institut für Fabrikbetrieb und -Automatisierung IFF, Magdeburg ; Herausgeber: Michael Schenk: der Weg zur Smart Factory$d20. IFF-Wissenschaftstage 21.-22. Juni 2017 : Tagungsband/ IFF-Wissenschaftstage - Magdeburg: Fraunhofer Institut für Fabrikbetrieb und -automatisierung IFF, 2017 . - 2017, S. 149-157[Tagung: 20. IFF-Wissenschaftstage, Magdeburg, 21.-22. Juni 2017]

Artikel in Kongressband

Vibration reduction in automotive applications based on the damping effect of granular material

Koch, Sebastian; Duvigneau, Fabian; Duczek, Sascha; Woschke, Elmar

In: Automotive Acoustics Conference 2017 : 4th International ATZ Conference Vehicle Acoustics, 11 and 12 July 2017, Zurich/Ruschlikon, Switzerland - Wiesbaden, Germany : ATZlive, 2017, paper 3, insgesamt 15 S.

2016

Abstract

Modeling approaches for numerical simulations that consider the influence of motor oil on the engine acoustics

Duvigneau, Fabian; Koch, Sebastian; Woschke, Elmar; Gabbert, Ulrich

In: WCCM XII & APCOM VI: session track - Seoul, 2016, Art. MS942B-2, insgesamt 1 S.[Kongress: WCCM XII & APCOM VI, 24-29 July 2016, Seoul, Korea]

Buchbeitrag

Einsatz granularer Medien zur Schall- und Schwingungsreduktion automotiver Anwendungen

Duvigneau, Fabian; Koch, Sebastian; Woschke, Elmar; Gabbert, Ulrich

In: Fortschritte der Akustik: DAGA 2016, Aachen : 14.-17. März 2016 : 42. Jahrestagung für Akustik - Berlin: Deutsche Gesellschaft für Akustik e.V. (DEGA), S. 629

Buchbeitrag

An evaluation of computational methods to specify the effects of liquid balancers

Spannan, Lars; Daniel, Christian; Woschke, Elmar; Strackeljan, Jens

In: VIRM 11 - vibrations in rotating machinery - 13-15 September 2016, University of Manchester: 13-15 September 2016, University of Manchester/ International Conference on Vibrations in Rotating Machinery - London: Institution of Mechanical Engineers . - 2016, S. 785-791

Buchbeitrag

Simulative analyse of turbine trains under blade fracture conditions with regard to the implementation methods of journal bearings

Woschke, Elmar; Daniel, Christian; Nitzschke, Steffen

In: VIRM 11 - vibrations in rotating machinery: 13-15 September 2016, University of Manchester - London: Institution of Mechanical Engineers, S. 431-443[Kongress: VIRM 11, Manchester, 13-15 September 2016]

Begutachteter Zeitschriftenartikel

A holistic approach for the vibration and acoustic analysis of combustion engines including hydrodynamic interactions

Duvigneau, Fabian; Nitzschke, Steffen; Woschke, Elmar; Gabbert, Ulrich

In: Archive of applied mechanics: (Ingenieur-Archiv) - Berlin: Springer, insges. 14 S., 2016

Begutachteter Zeitschriftenartikel

About the vibration modes of square plate-like structures

Duvigneau, Fabian; Koch, Sebastian; Orszulik, Ryan; Woschke, Elmar; Gabbert, Ulrich

In: Technische Mechanik: wissenschaftliche Zeitschrift für Anwendungen der technischen Mechanik - Magdeburg: Inst, Bd. 36.2016, 3, S. 180-189

Begutachteter Zeitschriftenartikel

Regularised cavitation algorithm for use in transient rotordynamic analysis

Nitzschke, Steffen; Woschke, Elmar; Schmicker, David; Strackeljan, Jens

In: International journal of mechanical sciences. - Amsterdam [u.a.] : Elsevier Science, Bd. 113.2016, S. 175-183

Dissertation

Instationäres Verhalten schwimmbuchsengelagerter Rotoren unter Berücksichtigung masseerhaltender Kavitation

Nitzschke, Steffen; Woschke, Elmar; Strackeljan, Jens

In: Clausthal-Zellerfeld: Papierflieger Verlag, 2017, 1. Auflage, XVIII, 151 Seiten, Illustrationen, Diagramme, 21 cm, 285 g

2015

Buchbeitrag

Validierung der Hochlaufsimulation für automotive Abgasturbolader

Daniel, Christian; Woschke, Elmar; Nitzschke, Steffen; Strackeljan, Jens; Driot, Nicolas; Braun, Karl-Ludwig; Koutsovasilis, Panagiotis

In: Tagungsbeiträge - Magdeburg, Deutschland, 23. - 25. Februar 2015 / Internationale Tagung Schwingungen in Rotierenden Maschinen , 2015 , Erw. Aufl. - Magdeburg : Institut für Mechanik, Otto von Guericke Universität Magdeburg - 2015, Paper-ID 58, insgesamt 9 S.

Buchbeitrag

DoE basierte Sensitivitätsanalyse konstruktiver Lagerparameter eines gleitgelagerten Abgasturboladers

Göbel, Stefan; Daniel, Christian; Woschke, Elmar; Strackeljan, Jens

In: Tagungsbeiträge - Magdeburg, Deutschland, 23. - 25. Februar 2015 / Internationale Tagung Schwingungen in Rotierenden Maschinen , 2015 , Erw. Aufl. - Magdeburg : Institut für Mechanik, Otto von Guericke Universität Magdeburg - 2015, Paper-ID 55, insgesamt 10 S.

Buchbeitrag

Untersuchung des Einflusses von Öl auf das Schwingungsverhalten von Ölwannen

Koch, Sebastian; Duvigneau, Fabian; Gabbert, Ulrich; Woschke, Elmar

In: Smart, effizient, mobil - 12. Magdeburger Maschinenbau-Tage ; 30. September und 1. Oktober 2015 - Magdeburg: Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg, 2015, 2015, Beitrag A4-2, insgesamt 10 S.Kongress: Magdeburger Maschinenbau-Tage 12 (Magdeburg : 2015.09.30-10.01)[Beitrag auf CD-ROM]

Buchbeitrag

Determinismus der subharmonischen Schwingungen in gleitgelagerten Turbomaschinen

Daniel, Christian; Woschke, Elmar; Nitzschke, Steffen; Göbel, Stefan; Strackeljan, Jens

In: Smart, effizient, mobil - 12. Magdeburger Maschinenbau-Tage ; 30. September und 1. Oktober 2015: 12. Magdeburger Maschinenbau-Tage ; 30. September und 1. Oktober 2015/ Magdeburger Maschinenbau-Tage - Magdeburg: Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg, 2015, Beitrag A5-2, insgesamt 9 S.Kongress: Magdeburger Maschinenbau-Tage 12 (Magdeburg : 2015.09.30-10.01)[Beitrag auf CD-ROM]

Buchbeitrag

Influence of bearing geometry of automotive turbochargers on the nonlinear vibrations during run-up

Woschke, Elmar; Göbel, Stefan; Nitzschke, Steffen; Daniel, Christian; Strackeljan, Jens

In: Proceedings of the 9th IFToMM International Conference on Rotor Dynamics - Cham: Springer, 2015 . - 2015, S. 835-844 - (Mechanisms and Machine Science; 21)

Wissenschaftliche Monographie

Hochlaufsimulation II - Nichtlineare Mehrkörpersimulation des Hochlaufverhaltens von Abgasturbolader-Rotoren (ATL-Rotoren) in Schwimmbuchsenlagern unter Verwendung nutzergeschriebener Kraftroutinen innerhalb kommerzieller Mehrkörpersysteme (MKS)$dAbschlussbericht : Vorhaben Nr. 1090 : Beginn der Arbeiten: 01.10.2011 - Ende der Arbeiten: 01.10.2015 : Forschungsvorhaben R 571 (2015)

Daniel, Christian; Woschke, Elmar; Dhrifi, L.; Kraft, C.; Wetzel, Christian; Driot, N.; Strackeljan, Jens; Schwarze, Hubert; Koutsovasilis, Panagiotis; Lösch-ter Horst, T.

In: Frankfurt am Main: FVV, 2015, IV, 129 Seiten, Illustrationen, Diagramme - (Forschungsvereinigung Verbrennungskraftmaschinen e.V.; 1083)[Ausdruck der Online-Ressource; Förderkennzeichen AIF 17288 BG]

2013

Buchbeitrag

Einfluss der masseerhaltenden Kavitation auf gleitgelagerte Rotoren unter instationärer Belastung

Nitzschke, Steffen; Woschke, Elmar; Daniel, Christian; Strackeljan, Jens

In: Schwingungen in Rotierenden Maschinen. - Berlin : Techn. Univ.; 2013, Paper-ID: ABS-210, insgesamt 11 S.Kongress: SIRM-Tagung; 10 (Berlin) : 2013.02.25-27

Buchbeitrag

Identifikation des Einfluss konstruktiver Lagerparameter eines in Schwimmbuchsen gelagerten Rotorsystems

Daniel, Christian; Nitzschke, Steffen; Woschke, Elmar; Strackeljan, Jens

In: Schwingungen in Rotierenden Maschinen. - Berlin : Techn. Univ.; 2013, Paper-ID: ABS-211, insgesamt 10 S.Kongress: SIRM-Tagung; 10 (Berlin) : 2013.02.25-27

Buchbeitrag

Numerical simulation of the dynamic behaviour of turbochargers under consideration of full-floating-ring bearings and ball bearings

Daniel, Christian; Göbel, Stefan; Nitzschke, Steffen; Woschke, Elmar; Strackeljan, Jens

In: International Conference on Vibration Problems. - Lisboa : APMTAC, insges. 10 S., 2013Kongress: ICOVP; 11 (Lisbon) : 2013.09.09-12

Buchbeitrag

Konstruktion, Berechnung und experimentelle Belastungsmessung des Antriebsstranges von Editha

Daniel, Christian; Nitzschke, Steffen; Woschke, Elmar; Strackeljan, Jens

In: Effizienz, Präzision, Qualtität. - Magdeburg : Univ., insges. 9 S., 2013Kongress: Magdeburger Maschinenbau-Tage; 11 (Magdeburg) : 2013.09.25-26

Dissertation

Simulation gleitgelagerter Systeme in Mehrkörperprogrammen unter Berücksichtigung mechanischer und thermischer Deformationen

Woschke, Elmar; Strackeljan, Jens

In: Zugl.: Magdeburg, Univ., Fak. für Maschinenbau, Diss., 2013: Düsseldorf: VDI-Verl., Als Ms. gedr., XIV, 119 S., Ill., graph. Darst., 21 cm - (Fortschritt-Berichte VDI; Reihe 11, Schwingungstechnik; 348)[Literaturverz. S. 113 - 119]

2011

Buchbeitrag

Entwicklung von Berechnungsverfahren zur numerischen Simulation des instationären Betriebs von Turboladern

Daniel, Christian; Nitzschke, Steffen; Woschke, Elmar; Strackeljan, Jens

In: Forschung und Innovation - 10. Magdeburger Maschinenbau-Tage ; 27. - 29. September 2011: 10. Magdeburger Maschinenbau-Tage ; 27. - 29. September 2011 - Magdeburg: Univ., 2011; Kasper, Roland . - 2011, insges. 10 S.Kongress: Magdeburger Maschinenbau-Tage 10 (Magdeburg : 2011.09.27-29)

Buchbeitrag

Numerical runup simulation of a turbocharger with full floating ring bearings

Woschke, Elmar; Daniel, Christian; Nitzschke, Steffen; Strackeljan, Jens

In: Vibration problems ICOVP 2011: supplement ; the 10th International Conference on Vibration Problems / tefan Sega ..., ed.: supplement ; the 10th International Conference on Vibration Problems - Liberec: Technical University of Liberec, 2011; Segǐa, Štefan . - 2011, S. 334-339Kongress: ICOVP 10 (Prague : 2011.09.05-08)

Buchbeitrag

Numerische Simulation des instationären Verhaltens der Schwimmbuchsenlagerung in Turboladern

Daniel, Christian; Nitzschke, Steffen; Woschke, Elmar; Strackeljan, Jens

In: Schwingungen in Rotierenden Maschinen - neunte internationale Tagung ; 21. - 23. Februar 2011 Darmstadt, Deutschland ; SIRM 2011 ; Tagungsbeiträte, Proceedings: neunte internationale Tagung ; 21. - 23. Februar 2011 Darmstadt, Deutschland ; SIRM 2011 ; Tagungsbeiträte, Proceedings/ Tagung Schwingungen in Rotierenden Maschinen - neunte internationale Tagung ; 21. - 23. Februar 2011 Darmstadt, Deutschland ; SIRM 2011 ; Tagungsbeiträte, Proceedings - Darmstadt: Techn. Univ., Fachgebiet Strukturdynamik, 2011, 2011, Paper-ID 07, insgesamt 11 S.Kongress: SIRM-Tagung 9 (Darmstadt : 2011.03.21-23)

Originalartikel in begutachteter nationaler Zeitschrift

Simulation von Schwimmbuchsenlagerungen in Abgasturboladern

Nitzschke, Steffen; Woschke, Elmar; Daniel, Christian; Strackeljan, Jens

In: Visnyk Nacionalnogo Techninogo Universytetu Ukraïny "Kyïvskyj Politechninyj Instytut"/ Nacional'nyj techničnyj universytet Ukrainy "Kyivs'kyj politechničnyj instytut" - Kyïv, 2011, Bd. 61.2011, 2, S. 7-12[Ukrainisch-deutsche Konferenz für Maschinenbau "Moderne Werkstoffe und Technologien im Maschinenbau 2011" ; 1 (Kyiv) : 2011.04.13-14]

2010

Buchbeitrag

Experimentelle und numerische Analyse eines dynamisch belasteten Kurbeltriebs

Daniel, Christian; Woschke, Elmar; Strackeljan, Jens

In: Zylinderlaufbahn, Kolben, Pleuel: innovative Systeme im Vergleich ; 5. VDI-Fachtagung mit Fachausstellung ; Baden-Baden, 07. und 08. Juni 2010 / VDI Werkstofftechnik: innovative Systeme im Vergleich ; 5. VDI-Fachtagung mit Fachausstellung ; Baden-Baden, 07. und 08. Juni 2010 - Düsseldorf: VDI-Verl., 2010 . - 2010, S. 283-296 - (VDI-Berichte; 2109)Kongress: VDI-Fachtagung Zylinderlaufbahn, Kolben, Pleuel: innovative Systeme im Vergleich ; 5. VDI-Fachtagung mit Fachausstellung ; Baden-Baden, 07. und 08. Juni 2010 / VDI Werkstofftechnik 5 (Baden-Baden : 2010.06.07-08)

2009

Buchbeitrag

Einbindung thermischer Zustandsvariablen in Mehrkörpersysteme

Woschke, Elmar; Strackeljan, Jens; Daniel, Christian

In: Tagungsbeiträge : 23. - 25. Februar 2009, Wien, Österreich // Achte Internationale Tagung Schwingungen in Rotierenden Maschinen. - Wien : Techn. Univ.; 2009, Paper-ID. 34, insges. 9 S.Kongress: SIRM; 8 (Wien) : 2009.02.23-25[Beitrag auf CD-ROM]

Buchbeitrag

Methods to incorporate foundation elasticities in rotordynamic calculations

Ehehalt, Ulrich; Lüneburg, Bernd; Staubach, Reiner; Daniel, Christian; Strackeljan, Jens; Woschke, Elmar

In: Tagungsbeiträge : 23. - 25. Februar 2009, Wien, Österreich // Achte Internationale Tagung Schwingungen in Rotierenden Maschinen. - Wien : Techn. Univ.; 2009, Paper-ID. 41, insges. 10 S.Kongress: SIRM; 8 (Wien) : 2009.02.23-25[Beitrag auf CD-ROM]

Buchbeitrag

Modellierung von Gleitlagern in rotordynamischen Modellen

Daniel, Christian; Strackeljan, Jens; Woschke, Elmar

In: Tagungsbeiträge : 23. - 25. Februar 2009, Wien, Österreich // Achte Internationale Tagung Schwingungen in Rotierenden Maschinen. - Wien : Techn. Univ.; 2009, Paper-ID. 33, insges. 8 S.Kongress: SIRM; 8 (Wien) : 2009.02.23-25[Beitrag auf CD-ROM]

Buchbeitrag

Simulation der Kolbendynamik unter berücksichtigung der EHD-Kopplung

Nitzschke, Steffen; Woschke, Elmar; Daniel, Christian; Strackekjan, Jens

In: Forschung in Bewegung : 9. Magdeburger Maschinenbau-Tage ; 30.09. - 01.10.2009 ; Tagungsband. - Magdeburg : Univ., S. 84-92Kongress: Magdeburger Maschinenbau-Tage; 9 (Magdeburg) : 2009.09.30-10.01

Buchbeitrag

Methoden zur experimentellen und numerischen Analyse dynamisch belasteter Systeme am Beispiel eines Kurbeltriebs

Woschke, Elmar; Daniel, Christian; Schulz, Martin; Strackekjan, Jens

In: Forschung in Bewegung : 9. Magdeburger Maschinenbau-Tage ; 30.09. - 01.10.2009 ; Tagungsband. - Magdeburg : Univ., S. 74-83Kongress: Magdeburger Maschinenbau-Tage; 9 (Magdeburg) : 2009.09.30-10.01

2008

Begutachteter Zeitschriftenartikel

Modal approach for consideration of thermal states in multibody systems

Woschke, Elmar; Strackeljan, Jens; Daniel, Christian

In: Proceedings in applied mathematics and mechanics. - Weinheim [u.a.] : Wiley-VCH, Bd. 8.2008, 1, S. 10161-10162

Begutachteter Zeitschriftenartikel

Enhanced fluid bearing simulation with standard multi body systems

Daniel, Christian; Strackeljan, Jens; Woschke, Elmar

In: Proceedings in applied mathematics and mechanics. - Weinheim [u.a.] : Wiley-VCH, Bd. 8.2008, 1, S. 10111-10112

2007

Buchbeitrag

Reduktion elastischer Strukturen für MKS Anwendungen

Woschke, Elamr; Daniel, Christian; Strackeljan, Jens

In: AUTOMOTIVE, Impulse für Maschinenbau - 8. Magdeburger Maschinenbau-Tage & 7. MAHREG Innovationsforum, 10. - 11. Oktober 2007 ; Tagungsband - Magdeburg: Univ. . - 2007, S. 187-195Kongress: Magdeburger Maschinenbau-Tage 8 (Magdeburg : 2007.10.10-11)

Buchbeitrag

Integration von Tribosystemen in MKS-Modelle am Beispiel von Motorkomponenten

Daniel, Christian; Woschke, Elamr; Strackeljan, Jens

In: AUTOMOTIVE, Impulse für Maschinenbau - 8. Magdeburger Maschinenbau-Tage & 7. MAHREG Innovationsforum, 10. - 11. Oktober 2007 ; Tagungsband - Magdeburg: Univ. . - 2007, S. 72-85Kongress: Magdeburger Maschinenbau-Tage 8 (Magdeburg : 2007.10.10-11)

Kooperationen
  • ABB Turbo Systems AG
  • BorgWarner Turbo Systems GmbH Kirchheimbolanden
  • IAV
  • Kompressorenbau Bannewitz GmbH
  • MAN Diesel & Turbo SE
  • MTU Friedrichshafen GmbH
  • Siemens Energy Sector (Mülheim)
  • Volkswagen AG, Wolfsburg
  • Accelleron Industries AG
  • aixACCT mechatronics GmbH
  • Alfred Wegener Institut
  • Ambulanz Mobile GmbH & Co. KG, Schönebeck
  • AUDI AG
  • carbonic GmbH
  • Dornheim Medical Images GmbH
  • Dr.-Ing. Fabian Duvigneau, (OvGU, IFME)
  • IFA - Technologies GmbH
  • IHI Charging Systems International
  • IKAM GmbH, Magdeburg
  • Prof. Dr.-Ing. habil. Jens Strackeljan, (OvGU, IFME)
  • Prof. Dr. rer. nat. Jessica Bertrand
  • Prof. Georg Rose, Lehrstuhl für Medizinische Telematik und Medizintechnik, FEIT
  • Prof. Jens Strackeljan, IFME
  • Prof. Sven Jüttner, Lehrstuhl Fügetechnik
  • Prof. Thomas Kuttner, Universität der Bundeswehr München
  • Robert Bosch GmbH, Stuttgart
  • Siemens Energy
  • TOYOTA Motorsport GmbH, Köln
  • Veterinär-Anatomisches Institut, Universität Leipzig
Profil
  • Auslegung und Analyse mechanischer Systeme unter Wirkung dynamischer Lasten
  • Implementierung elastischer Komponenten in MKS-Anwendungen, Reduktionsmethoden
  • Untersuchung und Abbildung nichtlinearer Effekte im Kontext rotordynamischer und allgemeiner MKS Simulationen
  • Detaillierte Abbildung (Steifigkeits- und Dämpfungseigenschaften) von Lagerungselementen (Gleitlager, Schwimmbuchsenlager, Wälzlager etc.) unter dynamischer Belastung
  • Ganzheitliche rückwirkungsbehaftete Modellierung der Kopplung zwischen Lagerung und mechanischer Struktur
  • Abbildung nichtlinearer Schwingungsphänomene (Whirl, Whip) unter transienten Bedingungen
  • Lösung von Mehrfeldproblemen (Kopplung von MKS, Hydrodynamik und Thermodynamik)
  • Einbindung erweiterter Berechnungsmethoden in kommerzielle MKS-Software (Gleitlager, Wälzlager)
  • Optimierung mechanischer Systeme zur Minimierung komplexer Zielgrößen
  • Prädiktive Simulation von Reibschweißungen - Analyse, Auslegung und Optimierung des Reibschweißprozesses
Service
  • Experimentelle und theoretische Untersuchungen zur Rotordynamik
  • Messtechnische Untersuchungen von Schwingungssystemen
  • Schwingungsmessungen zur Beurteilung des Zustandes von Maschinenelementen
  • Entwicklung und Implementierung von leistungsfähigen Maschinenüberwachungssytemen
  • Maschinen- und strukturdynamische Schwingungsuntersuchungen
  • Aktive Unterdrückung von Schwingungen mechanischer Strukturen
  • Konstruktive Auslegung dynamischer Systeme (Ultraschallschwinger, Windkraftanlagen etc.)
  • Mehrkörpersimulation inkl. elastischer Elemente (FE)
  • Rotordynamiksimulation unter Berücksichtigung der Lagereigenschaften (Gleitlager, Wälzlager etc.)
  • Optimierung dynamischer Systeme mit dem Ziel der Schwingungreduktion/Geräuschemission
  • Numerischen Simulation von Fertigungsprozessen, insbesondere des Rotationsreibschweißens
  • Analyse, Auslegung und Optimierung von Reibschweißprozessen
Vita

2001 - 2006

Studium Maschinenbau, Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg, Studienrichtung "Angewandte Mechanik"

2005 - 2007

Hilfswissenschafter am Institut für Mechanik (IFME)

2007 - 2014

wissenschaftlicher Mitarbeiter IFME, Lehrstuhl für technische Dynamik (Prof. Dr. habil. Jens Strackeljan)

2013

Promotion "Simulation gleitgelagerter Systeme in Mehrkörperprogrammen unter Berücksichtigung mechanischer und thermischer Deformationen"

2014 - 2022

Juniorprofessor IFME "Fluid-Struktur Kopplung in Mehrkörpersystemen"

seit 2022

Professur IFME "Mehrkörperdynamik"

Presse
Die Auslegung mechanischer Systeme unter Wirkung dynamischer Lasten stellt einen zentralen und maßgebenden Punkt im Entwicklungsprozess dar. Im Kontext zunehmender Lasten, dem Trend zum Leichtbau und der kontinuierlichen Optimierung rücken Untersuchungen mit hoher Abbildungsgüte des transienten Systemverhaltens zur Ausnutzung potentieller Reserven in den Fokus, wobei über die klassischen strukturdynamischen Eigenschaften hinaus Interaktionen zu anderen Feldproblemen berücksichtigt werden müssen.
Dabei liegt der Schwerpunkt auf hydro-und aerodynamischen Gleitlagern sowie Wälzlagern, deren Verhalten nichtlinear und damit ursächlich für potentielle Instabilitäten ist. Darüber hinaus existieren Wechselwirkung mit dem thermischen Feldproblem, die in geeigneter Form abzubilden sind.
Neben diesen Fragestellungen werden auch allgemeine Probleme der Dynamik z.B. im Kontext der Elektromobilität oder der Fertigungstechnik adressiert und sowohl numerisch als auch experimentell untersucht.

Letzte Änderung: 08.06.2023 - Ansprechpartner: Webmaster