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<div class="csl-entry">Pumhössel, T. (2008). <i>Aktive Dämpfung von Balkenschwingungen mit Hilfe eines longitudinalen Piezoaktors</i> [Dissertation, Technische Universität Wien]. reposiTUm. https://resolver.obvsg.at/urn:nbn:at:at-ubtuw:1-23076</div>
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Abweichender Titel laut Übersetzung der Verfasserin/des Verfassers
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dc.description
Zsfassung in engl. Sprache
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dc.description.abstract
Die vorliegende Arbeit behandelt die aktive Dämpfung von lateralen Schwingungen eines einseitig eingespannten Balkens. Dazu wird eine Saite im Inneren des Balkens angeordnet, die einerseits mit dem freien Ende des Balkens und andererseits mit einem Piezoaktor verbunden ist. Mit Hilfe des Piezoaktors wird die Kraft, die auf den Balken wirkt, verändert. Zur Herleitung der Bewegungsgleichungen des Gesamtsystems wird die nichtlineare Balkentheorie nach Bernoulli-Euler verwendet.<br />Zunächst wird die Methode der axialen Geschwindigkeitsrückführung für die Kraft in der Saite angewendet. Die zeitlich veränderliche Kraft in der Saite führt zu einem zeitvarianten Anteil der Biegesteifigkeit des Balkens, weshalb diese Art der Regelung auch als parametrische Regelung bezeichnet wird. Mit Hilfe von numerischen Ergebnissen wird gezeigt, dass die Dämpfungswirkung aufgrund der Regelung bei großen Auslenkungen des Balkens am größten ist, jedoch rasch mit sinkender Balkenauslenkung abnimmt.<br />Als Verbesserungsmöglichkeit wird eine zustandsabhängige Verstärkung, basierend auf der reziproken kinetischen und potentiellen Energie des Balkens eingeführt. Zur Verifikation der numerischen Ergebnisse wurde ein Versuchsstand aufgebaut. Ein Vergleich der numerischen Ergebnisse mit den Messergebnissen zeigt eine sehr gute Übereinstimmung. Zur Quantifizierung der Dämpfungswirkung wird die Lehrsche Dämpfung der lateralen Balkenschwingung aus den Messdaten berechnet. Es zeigt sich, dass mit der zustandsabhängigen Verstärkung die Lehrsche Dämpfung etwa das 4.8-fache der Materialdämpfung beträgt. Als Alternative dazu wird die Dämpfungswirkung durch eine Berechnung der Lebensdauer des Balkens nach Palmgren-Miner und Haibach bestimmt. Ein Vergleich der berechneten Lebensdauern mit und ohne Regelung zeigt, dass eine Erhöhung der Balkenlebensdauer um das 4-fache durch die Regelung mit zustandsabhängiger Verstärkung erreicht werden kann.<br />
de
dc.description.abstract
This thesis deals with active damping of lateral vibrations of a cantilever beam. A string is located inside a tubular beam, connected to the tip of the beam at one end and to an piezoelectric actuator on the other end. An elongation of the actuator results in a variation of the axial force applied to the beam. Nonlinear equations of motion are derived using the Bernoulli-Euler beam theory. As a first approach, the concept of axial velocity feedback for the force in the string is applied. This results in a time-dependent component of the bending stiffness, and thus, this method is referred to as parametric control.<br />The control law works most efficient for large vibration amplitudes but the artificial damping decreases very fast with decreasing beam bending displacements.<br />To improve this behaviour, a state-dependent amplification is introduced based on the reciprocal kinetic and potential energy of the beam. A test rig was built to verify the numerical results. A comparison of the experimental and numerical results show a good agreement. To quantify the efficiency of the control laws, the damping ratio of the lateral beam vibrations is calculated. With state-dependent amplification the damping ratio is about 4.8-times higher compared to the case with material damping only. Alternatively, the endurance limit of the beam is calculated according to the theory of Palmgren-Miner and Haibach. It is shown that with the state-dependent amplification the endurance-limit of the beam is about 4-times higher than without control.
en
dc.language
Deutsch
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dc.language.iso
de
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dc.rights.uri
http://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/
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dc.subject
Aktive Dämpfung
de
dc.subject
Piezoaktor
de
dc.subject
Nichtlineare Bernoulli-Euler Balkentheorie
de
dc.subject
Parametrische Regelung
de
dc.subject
Zustandsabhängige Verstärkung
de
dc.subject
Experimentelle Ergebnisse
de
dc.subject
Lehrsche Dämpfung
de
dc.subject
Lebensdauerberechnung
de
dc.subject
active damping
en
dc.subject
piezoelectric actuator
en
dc.subject
nonlinear Bernoulli-Euler beam-theory
en
dc.subject
parametric control
en
dc.subject
state-dependent amplification
en
dc.subject
experimental results
en
dc.subject
damping ratio
en
dc.subject
endurance limit
en
dc.title
Aktive Dämpfung von Balkenschwingungen mit Hilfe eines longitudinalen Piezoaktors
de
dc.title.alternative
Active damping of beam vibrations by using longitudinal piezoelectric actuators
en
dc.type
Thesis
en
dc.type
Hochschulschrift
de
dc.rights.license
In Copyright
en
dc.rights.license
Urheberrechtsschutz
de
dc.contributor.affiliation
TU Wien, Österreich
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dc.rights.holder
Thomas Pumhössel
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tuw.version
vor
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tuw.thesisinformation
Technische Universität Wien
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dc.contributor.assistant
Steindl, Alois
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tuw.publication.orgunit
E325 - Institut für Mechanik und Mechatronik
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dc.type.qualificationlevel
Doctoral
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dc.identifier.libraryid
AC05037970
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dc.description.numberOfPages
118
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dc.identifier.urn
urn:nbn:at:at-ubtuw:1-23076
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dc.thesistype
Dissertation
de
dc.thesistype
Dissertation
en
dc.rights.identifier
In Copyright
en
dc.rights.identifier
Urheberrechtsschutz
de
tuw.assistant.orcid
0000-0002-6813-2486
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item.mimetype
application/pdf
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item.grantfulltext
open
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item.languageiso639-1
de
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item.openaccessfulltext
Open Access
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item.openairetype
doctoral thesis
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item.fulltext
with Fulltext
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item.cerifentitytype
Publications
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item.openairecristype
http://purl.org/coar/resource_type/c_db06
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crisitem.author.dept
E325 - Institut für Mechanik und Mechatronik
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crisitem.author.parentorg
E300 - Fakultät für Maschinenwesen und Betriebswissenschaften