Vorhersage des Antwortspektrums eines schock-isolierten Systems

Für sämtliche lebenswichtige Geräte der Klasse A nach BV0230, die für maritime Anwendungen entwickelt werden, muss in der Regel einen rechnerischen Nachweis über die Sicherung deren Funktionen im Fall einer Schockanregung erbracht werden. Um dies zu gewährleisten, werden Messungen, bzw. Berechnungen am Schiff durchgeführt. Die Daten werden anschliessend bearbeitet und an die Geräte-Hersteller weitergeleitet. Aus mehreren Gründen ist es sinnvoll, dass für die Dimensionierung eines Gerätes Schockdaten im Frequenzbereich vorgegeben werden. In der Regel sind mehrere Zeitsignale verschiedener Natur für einen bestimmten Punkt im Schiffsinneren vorhanden, mit deren Hilfe eine Spezifikation (Schockpolygon) abgeleitet werden kann. Es wird eine konservative Auslegung angestrebt, die mehrere Anregungsfälle abdeckt. Die Spezifikation im Frequenzbereich beinhaltet allerdings keine Information über die Phase, d. h. die Anregungsdaten können beliebig interpretiert werden, weil beliebig viele Zeitsignale existieren, die betragsmässig das gleiche Schockantwortspektrum ergeben. Um dieses Problem zu lösen, wurden zunächst Schockdaten aus der Literatur analysiert. Es wurde festgestellt, dass maritime Schockanregungen gewisse Ähnlichkeiten aufweisen. Diese wurden für die Generierung der numerischen Schockanregung berücksichtigt, indem das generierte Signal iterativ mit einer vorgegebener Form und Signaldauer verglichen wird. Parallel wurden die generierten Daten in dem Frequenzbereich überführt und dem vorgegebenen Schockantwortspektrum gegenübergestellt. Dies wurde iterativ ausgeführt, bis eine vorgegebene Toleranz nicht überschritten wurde. Die auf diese Weise generierte Schockanregung wurde für die numerische Dimensionierung eines Testsystems eingesetzt. In dieser Arbeit wurde eine Dimensionierungstechnik vorgestellt, die in der Lage ist, konservative Vorhersagen der Antwort eines Testobjektes bei fehlender Information über die Fusspunktanregung im Zeitbereich zu liefern. Die numerische Simulation erlaubt eine Berechnung bei nichtlinearen Systemen. Ausserdem ist ein Kontrollmechanismus vorgesehen, der die relative Auslenkung jedes Dämpferelementes überwacht und im Grenzfall die lokale Ersatzsteifigkeit der Elemente korrigiert. Das numerische Verfahren wurde zunächst theoretisch für ein lineares Ein-Freiheitsgrad-System validiert. Anschliessend wurden die Antworten mehrerer Experimente vorhergesagt und nachgerechnet. Für die experimentelle Validierung wurde ein Ein-Freiheitsgrad-System im linearen Bereich belastet. Es folgte eine Erhöhung der Belastung, um nichtlineare Effekte zu betrachten. Zuletzt wurde eine Validierung mit einem nichtlinearen Sechs-Freiheitsgrad-System durchgeführt.