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Zur Strukturdynamik von Metallschäumen
Eine stochastische und mehrskalige Modellierung der Strukturdynamik von Metallschäumen
German
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Aufgrund ihres guten Steifigkeits- zu Masseverhältnis werden Metallschäume in immer mehr Anwendungen beispielsweise im Werkzeugmaschinenbau eingesetzt. Dort übernehmen sie die Rolle von tragenden Strukturelementen aber auch die Rolle von Schwingungsdämpfern. Bei beiden Anwendungen ist eine fundierte Kenntnis des dynamischen Verhaltens wichtig. Deswegen ist das Ziel dieser Arbeit, den Einfluss der stark heterogenen Mikrostruktur von Metallschäumen auf das Eigenschwingungsverhalten einparametriger Strukturen zu untersuchen. Dazu werden mittels eines Modells der Mikrostruktur über die Methode der stochastischen Homogenisierung und der "Moving-Window"-Technik die linear-elastischen Kenngrößen Elastizitäts-, Schub-, Kompressionsmodul und Querkontraktionszahl charakterisisert und als Zufallsfelder beschrieben. Damit lassen sich auf der Makroebene Realisierungen von Metallschäumen mittels der Karhunen-Ločve-Zerlegung oder der Spektraldarstellung generieren. Diese werden wiederum in Monte-Carlo-Simulationen zur Vorhersage der Eigenfrequenzen und deren Streuungen verwendet. Die Ergebnisse dieser Berechnungen werden anhand von Experimenten überprüft.
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