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Messtechnisches Praktikum II - Zeitreihen- und Modalanalyse, Parameteridentifikation

Messtechnisches Praktikum II - Zeitreihen- und Modalanalyse, Parameteridentifikation
Typ: Praktikum
SWS: 2
ECTS: 3

Lehrinhalte:

Hauptanliegen des zweiten Teils der Veranstaltung ist die Ermittlung dynamischer Eigenschaften von schwingungsfähigen Strukturen mit Hilfe der experimentellen Modalanalyse. Hierzu sollen zunächst die im ersten Teil des Praktikums vermittelten Grundlagen der Experimentellen Mechanik und der Sensortechnik vertieft und erweitert werden. Als Ausgangspunkt der Modalanalyse wird die komplexe Übertragungsfunktion eingeführt sowie ihre Eigenschaften und Darstellungsmöglichkeiten diskutiert. Darüber hinaus werden die für die Modalanalyse relevanten Erregungsformen (z.B. Stoßanregung, Gleitsinus, Rauschen) mit ihren Vor- und Nachteilen behandelt. Zur rechnergestützten Erfassung der Erreger- und Antwortsignale muss eine Digitalisierung der kontinuierlichen Zeitsignale vorgenommen werden, welche auf den Problemkreis der Analyse von diskreten Zeitreihen führt. In diesem Zusammenhang werden u.a. die diskrete Fourier-Transformation, das Shannonsche Abtasttheorem sowie der Alias- und der Leckage-Effekt behandelt. Weiterhin sind die verschiedenen Verfahren der Modalanalyse zur Identifikation modaler Parameter (SDOF- und MDOF-Verfahren) Gegenstand der Vorlesung.

Wie bereits im ersten Teil der Veranstaltung sollen die diskutierten Inhalte durch Experimente an kleinmaßstäblichen Bauwerksmodellen (lineare, diskrete Ein- und Mehrfreiheitsgradsysteme sowie Kontinua) im Labor durch die Studierenden selbst nachvollzogen werden. Die zur Signalerfassung und -aufbereitung sowie zur Visualisierung benötigten Messsysteme sowie deren Eigenschaften und Grenzen werden vorgestellt. Darüber hinaus finden Rechnerübungen zur Signal- und Modalanalyse statt. Hierfür wird eine Einführung in die Programmpakete MATLAB und I-DEAS gegeben.

Zielsetzung:

Die Studierenden werden in die Lage versetzt, das Schwingungsverhalten von Strukturen mit Hilfe der experimentellen Modalanalyse selbstständig zu untersuchen sowie modale Parameter zu bestimmen. Die hierfür benötigten theoretischen Grundlagen werden vermittelt. Anschließend wird den Studierenden jeweils die Möglichkeit geboten, das Erlernte in eigenständig durchzuführenden Experimenten und Rechnerübungen zu vertiefen. Hierfür werden baupraxisähnliche Modellstrukturen betrachtet.

Studienvoraussetzungen:

Technische Mechanik, Grundlagen der Baudynamik, Messtechnisches Praktikum I