Maschinenakustik: Grundlagen, Meßtechnik, Berechnung, Beeinflussung

ISBN-13: 9783642629402 / Angielski / Miękka / 2012 / 413 str.

Franz G. Kollmann; Franz G. Kollmann

Opis

Dieses Buch wendet sich an Konstrukteure, Wissenschaftler und fortgeschrittene Studenten des Maschinenbaus. Neben den physikalischen, maschinenakustischen und messtechnischen Grundlagen sowie den mathematischen Methoden liegen die Schwerpunkte auf neuesten Erkenntnissen und Verfahren in diesem Fachgebiet, die das Buch zu einer einzigartigen und wertvollen Informationsquelle machen: - Numerische Berechnungsverfahren, Finite Elemente bei Korperschall, Randelemente fur Abstrahlung - Abschatzverfahren fur Korperschall- und Abstrahlmass - Konstruktive Massnahmen zur aktiven Larmminderung Die zweite neu bearbeitete Auflage tragt der rasanten Entwicklung im Bereich der numerischen Verfahren Rechnung."

Spis treści

Einführung.- 1.1 Allgemeines.- 1.2 Pegelrechnung.- 1.3 Grundzüge der physiologischen Akustik.- 1.4 Admittanz und Impedanz.- Mechanische Grundlagen.- 2.1 Der Einmassenschwinger.- 2.1.1 Freie Schwingungen des Einmassenschwingers.- 2.1.2 Erzwungene Schwingungen des Einmassenschwingers.- 2.1.3 Leistungsbetrachtungen.- 2.2 Biegeschwingungen von Rechteckplatten.- 2.2.1 Freie Schwingungen der Rechteckplatte.- 2.2.2 Erzwungene Schwingungen der Rechteckplatte.- 2.2.3 Erzwungene Biegeschwingungen einer unendlich ausgedehnten Platte.- Ausbreitung von Luftschall.- 3.1 Strömungsmechanische Grundlagen.- 3.2 Ebene Wellen.- 3.3 Der Kugelstrahler.- 3.4 Die Kolbenmembran.- 3.5 Abstrahlung biegeschwingender Platten.- 3.5.1 Abstrahlung einer unendlich ausgedehnten Platte.- 3.5.2 Vereinfachte Berechnung des Abstrahlgrades rechteckiger Platten.- 3.5.3 Exakte Berechnung des Abstrahlgrades rechteckiger Platten.- Zeitsignale und ihre Darstellung im Frequenzbereich.- 4.1 Fourier-Reihen.- 4.2 Diskrete Fourier-Reihen.- 4.3 Fourier-Transformation.- 4.4 Erregerkräfte in Zahnradgetrieben.- Dämpfung von Körperschall.- 5.1 Physikalische Dämpfungsmechanismen.- 5.2 Das Kelvin-Voigt-Modell.- 5.3 Admittanz einer gedämpften Platte.- 5.4 Dämpfende Beläge.- 5.4.1 Platte mit dämpfendem Belag.- 5.4.2 Eingezwängte Beläge.- 5.4.3 Eingezwängter Belag mit dünner Deckplatte.- Abkopplung von Körperschall.- 6.1 Abkopplung eines Einmassenschwingers.- 6.1.1 Maschinendynamisches Modell der Abkopplung.- 6.1.2 Maschinenakustische Theorie der Abkopplung.- 6.2 Abkopplung von Maschinen mit Gummielementen.- 6.2.1 Viskoelastische Modelle mit gebrochenen Zeitableitungen.- 6.2.2 Randintegralgleichung für viskoelastische Körper.- 6.2.3 Aufstellen der Randelementegleichungen.- Maschinenakustische Grundgleichung.- Das Körperschallmaß.- 8.1 Das Körperschallmaß einer Rechteckplatte.- 8.2 Abschätzverfahren für das Körperschallmaß.- 8.2.1 Glatte Rechteckplatte.- 8.2.2 Ähnlichkeitsgesetze für das Körperschallmaß.- 8.3 Punktmassen auf Platten.- 8.3.1 Punktmasse am Krafteinleitungsort.- 8.3.2 Statistisch verteilte Punktmassen.- Rechnergestützte Verfahren für die Berechnung von Körperschallfeldern.- 9.1 Das elastodynamische Anfangs-Randwertproblem.- 9.2 Diskretisierung des elastodynamischen Randwert-Problems mittels Finiter Elemente.- 9.3 Das Verfahren der numerischen Modalanalyse.- 9.4 Berechnung von Körperschallfeldern mittels der Methode der Finiten Elemente.- Numerische Optimierung des Körperschallverhaltens.- 10.1 Grundlagen der Strukturoptimierung.- 10.1.1 Allgemeines Optimierungsmodell.- 10.1.2 Maschinenakustisches Optimierungsmodell.- 10.1.3 Berechnung der Sensitivitäten.- 10.2 Ergebnisse von Optimierungen.- Numerische Berechnung abgestrahlter Schallfelder.- 11.1 Grundlagen des äußeren Abstrahlproblems.- 11.2 Akustische Finite Elemente Methode für endliche Gebiete.- 11.3 Infinite Elemente.- 11.3.1 Exponentiell abklingende Infinite Elemente.- 11.3.2 Grundlagen der unkonjugierten und konjugierten Infiniten Elemente.- 11.3.3 Unkonjugierte Infinite Elemente mit Ellipsoid-Koordinaten.- 11.3.4 Konjugierte Infinite Elemente.- 11.3.5 Vergleich der unkonjugierten und der konjugierten Infiniten Elemente.- 11.4 Die DtN-Methode.- 11.4.1 Analytisches DtN-Randwert-Problem.- 11.4.2 Berechnung des DtN-Operators.- 11.4.3 DtN Finite Elemente Methode.- 11.4.4 Praktische Hinweise zur Anwendung der DtN-Methode.- 11.5 Die Methode der Randelemente für die Lösung des äußeren Abstrahlproblems.- 11.5.1 Grundlagen der Randelement-Methode für das äußere Abstrahlproblem.- 11.5.2 Eindeutigkeit der Lösungen der Helmholtzschen Randintegralgleichung.- 11.5.3 Die Methode der Randelemente.- 11.6 Vergleich von Methoden zur Berechnung von Abstrahlproblemen.- Grundzüge der maschinenakustischen Meßtechnik.- 12.1 Wandler für maschinenakustische Messungen.- 12.1.1 Wandler für Luftschall: Mikrofone.- 12.1.2 Wandler für Körperschall.- 12.2 Grundlagen der Signalverarbeitung.- 12.3 Schalleistung und Schallintensität.- 12.3.1 Theoretische Grundlagen der Schalleistungsmessung.- 12.3.2 Messung der Schalleistung: Schalldruck-Verfahren.- 12.3.3 Messung der Schallintensität.- 12.4 Experimentelle Modalanalyse.- Methoden und Maßnahmen zur praktischen Lärmminderung.- 13.1 Methoden zur experimentellen Lärmminderung.- 13.2 Maßnahmen zur Lärmminderung an einem Industriegetriebe.- 13.2.1 Experimentelle Lärmminderung an einem Automobilgetriebe.- Konstruktive Geräuschminderung.- 14.1 Allgemeine Maßnahmen.- 14.2 Regeln für die Minderung von Schall.- 14.2.1 Beeinflussung der Erregerkräfte.- 14.2.2 Beeinflussung des Körperschallmaßes.- 14.2.3 Beeinflussung des Abstrahlgrades.- 14.3 Verminderung von Getriebegeräuschen.- 14.3.1 Beeinflussung der Zahn- und Lagerkräfte.- 14.3.2 Beeinflussung des Körperschallverhaltens.- A Anhang Berechnungstabellen.- B Ellipsoidale Koordinaten nach Burnett und Holford.

O autorze

Professor Dr.-Ing. Dr.-Ing. E.h. Franz Kollmann war nach Studium des Maschinenbaus und Promotion in München mehrere Jahre verantwortlich in der Industrie tätig. Nach Berufung als ordentlicher Professor für Maschinenelemente an der Technischen Universität Braunschweig wurde er ordentlicher Professor für Maschinenelemente und Maschinenakustik an der Technischen Universität Darmstadt sowie Gastprofessor an der Cornell University, Ithaca, USA. Seit 1991 ist Prof. ProfessorKollmann ordentliches Mitglied der Akademie der Wissenschaften und der Literatur in Mainz.

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Dieses Buch wendet sich an Konstrukteure, Wissenschaftler und fortgeschrittene Studenten des Maschinenbaus. Neben den physikalischen, maschinenakustischen und meßtechnischen Grundlagen sowie den mathematischen methoden liegen die Schwerpunkte auf neuesten Erkenntnissen und Verfahren in diesem Fachgebiet, die das Buch zu einer einzigartigen und wertvollen Informationsquelle machen: - Numerische Berechnungsverfahren, Finite Elemente bei Körperschall, Randelemente für Abstrahlung - Abschätzverfahren für Körperschall- und Abstrahlmaß - Konstruktive Maßnahmen zur aktive Lärmminderung Die zweite überarbeitete Auflage trägt der rasanten Entwicklung im Bereich der numerischen Verfahren Rechnung.