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Herausforderungen beim Modellabgleich von gefügten Strukturen am Beispiel des Schwingungsverhaltens einer Holz-Stahl-Struktur (de)
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Abstract:
Die Modellierung gefügter Strukturen ist in der Ingenieurspraxis von zentraler Bedeutung im Hinblick auf verbesserte virtuelle Prototypen und Kostenersparnisse durch eine geringere Anzahl an notwendigen Messungen. Zur Validierung und Anpassung des verwendeten Modells wird oft ein Modellabgleich angewandt. Jedoch weisen gefügte Strukturen bei Messungen oft ein komplexes strukturdynamisches Verhalten auf. Dies äußert sich beispielsweise in komplexen, stark gedämpften Eigenschwingformen, die schwer zu identifizieren sind und den Modellabgleich erheblich erschweren. Es existieren verschiedene Ansätze zur Modellierung der Verbindungen in gefügten Strukturen, darunter lineare und nicht-lineare Ansätze sowie punkt-, linien- oder flächenbasierte Modelle. Allergings ist keiner dieser Ansätze als allumfassende Lösung anzusehen. In dieser Arbeit werden verschiedene Verbindungsmodelle in einer Finite Elemente Analyse anhand des Beispiels einer hybriden Holz-Stahl-Struktur getestet. Der Modellabgleich erfolgt dabei anhand von Schwingungsmessungen. Die Studie betrachtet verschiedene Verbindungselemente und Modelle, darunter punktweise, teilflächen- oder gesamtflächenverbundene Ansätze. Die Ergebnisse zeigen erhebliche Unterschiede zwischen den verschiedenen Modellansätzen. Dies unterstreicht die Relevanz der Auswahl eines geeigneten Knotenmodells für die Modellierung gefügter Strukturen und dessen Abgleich mit Messdaten.