Ausgangssituation

Im Rahmen von akustischen Untersuchungen großer Strukturen, wie zum Beispiel bei der Simulation von Flugzeugrumpfsektionen, werden immer häufiger numerische Berechnungsverfahren verwendet. Ziel ist es, in einem großen Frequenzbereich sowohl die auftretenden Strukturschwingungen als auch die gekoppelten vibroakustischen Systemeigenschaften möglichst genau vorauszusagen. Auf diese Weise lassen sich gezielte Verbesserungsvorschläge, beispielsweise zur Reduzierung der Lärmbelastung der Insassen von Flugzeugen, bereits in einem sehr frühen Entwicklungsstadium machen. Zum Einsatz kommen zumeist die Finite-Elemente-Methode (FEM) zur Beschreibung des Strukturverhaltens und die Boundary-Elemente-Methode (BEM) zur rechnerischen Erfassung des Luftschalls. Da in beiden Verfahren die Anzahl der zur Modellierung erforderlichen Elemente bei höheren Frequenzen zu erheblichen Rechenzeiten führt, gilt es Techniken zu entwickeln, die es erlauben, detaillierte Untersuchungen an Teilsystemen durchzuführen und die Resultate dann auf das spätere Gesamtsystem zu übertragen (Substrukturtechnik).

Vorgehensweise

In einem ersten Schritt werden zunächst die gegenwärtigen Möglichkeiten der Simulation großer Systeme im Hinblick auf die Vibroakustik untersucht. Dabei werden vor allem die derzeit verfügbaren FE-Formulierungen betrachtet, die im Bereich der Strukturberechnung mit Hilfe von Substrukturen bereits sehr ausgereift sind. Dieses gilt jedoch nicht für die Akustik. Ausgehend von den genannten Voruntersuchungen werden in einem zweiten Schritt mögliche Vorgehensweisen im Bereich der Akustik/Vibroakustik erarbeitet und in Rechenmodelle umgesetzt. Vor allem geht es darum, ein Verfahren zu entwickeln, das es erlaubt, Aussagen zur Vibroakustik, die für Ausschnitte und Teile großer Systeme gewonnen wurden, auf das Gesamtsystem zu übertragen. Der dritte Schritt der Entwicklung umfasst eine Validierung des neuen Verfahrens mit Hilfe von Messergebnissen. Zu diesem Zweck wird die Rumpfsektion eines A 340 sowie ein Transmissionsprüfstand für die Untersuchung kleiner Paneele zur Verfügung stehen.

Ausblick

Ziel des Projektes ist es, das vibroakustische Verhalten einer gesamten Rumpfsektion zu simulieren und diese mit Messungen abzugleichen.