Optimierung von Schwingungsverhalten durch Strukturmodifikation

In der Natur finden sich verschiedenste reguläre und irreguläre Gitter- und Wabenstrukturen, die häufig unterschiedliche Funktionen erfüllen. Insbesondere die Schalen mariner Einzeller zeigen eine große Vielfalt solcher Geometrien. So sind die Silikatschalen von Kieselalgen (Diatomeen) beispielsweise sehr leicht und permeabel und weisen gleichzeitig eine hohe Festigkeit auf. Darüber hinaus ist zu erwarten, dass die Strukturen aufgrund ihrer Unregelmäßigkeiten spezielle Schwingungseigenschaften besitzen, um die Alge vor äußeren Vibrationen durch Fressfeinde zu schützen.

In diesem Projekt wird untersucht, inwiefern eine gezielte Nutzung von Strukturunregelmäßigkeiten die Schwingungseigenschaften positiv beeinflussen kann. Durch ein gezieltes Maximieren oder Einstellen von Eigenfrequenzen durch unregelmäßige Waben- und Gitterstrukturen lassen sich Resonanzphänomene vermeiden.

Die Untersuchung des Einflusses struktureller Komponenten auf die Eigenschwingungen von Strukturen ist für viele Anwendungsbereiche von großem Interesse. Mögliche Anwendungsfelder sind u. a. Maschinenbau, Luft- und Raumfahrt, Bauwesen und Optik.

In Zusammenarbeit mit dem Deutschen Elektronen-Synchrotron (DESY) in Hamburg sollen die Magnetuntergestelle eines neuen Teilchenbeschleunigers PETRA IV optimiert werden, um gleichzeitig hohe Eigenfrequenzen und eine hohe Steifigkeit sowie eine geringe Masse zu erreichen.

Aktuelles

Im Rahmen dieses Projekts können folgende Abschlussarbeiten durchgeführt werden:

  • Bachelorarbeit im Bereich Bodenmechanik und Simulation:
    "Wie wirkt sich die Erdbodensteifigkeit auf die Schwingungseigenschaften von Gebäuden und Strukturen aus?"

  • Masterarbeit zur Entwicklung steifer und justierbarer Verbindungskomponenten:
    "Wie lassen sich Komponenten eines Teilchenbeschleunigers steif und gleichzeitig justierbar miteinander verbinden?

Projektleitung: Simone Andresen,
Dr. Christian Hamm

Kontakt: Simone Andresen

Tel. (0)471 4831 2827

Laufzeit:  01.12.2017 bis 30.11.2020
(3 Jahre)

Kooperationspartner: Deutsches Elektronen-Synchrotron (DESY)

Veröffentlichungen: 

Förderung: AWI Innovations Fond, DESY

Gefördert durch den AWI Innovations-Fond und dem DESY