Ziel des Forschungsprojekts war die Entwicklung und Validierung eines Verfahrens, das die Anwendung frequenzbasierter Methoden zur Bewertung der Betriebsfestigkeit metallischer Strukturen auf reale nicht normalverteilte Betriebslasten ausweitet.
Im Förderprojekt wurden Methoden zur modellhaften Abbildung zufälliger Lastanregungen schwingungsfähiger mechanischer Strukturen entwickelt. Eine Vielzahl physikalischer Problemstellungen, die für den Betrieb technischer Systeme von Bedeutung sind, unterliegt derartigen zufälligen Lasten, die nicht deterministisch beschrieben werden können. Die Untersuchung dynamischer Systeme, welche zufälligen Betriebslasten ausgesetzt sind, basiert oft auf der Annahme von Normalverteilungen. Aufgrund zahlreicher variierender Einflüsse stellt diese Annahme für viele Lastfälle jedoch eine ungenügende Approximation dar, die im Falle der Bewertung der Betriebsfestigkeit zu nicht-konservativen Lebensdauerabschätzungen führt.
In diesem Förderprojekt wurden Methoden entwickelt, welche es ermöglichen, nicht-normalverteilte, zufällige Betriebslasten adäquat zu definieren und effizient in numerischen Simulationen zu verarbeiten oder auch auf Schwingungsprüfständen zu reproduzieren. Das entwickelte Modell verwendet innovative Verfahren der spektralen Analyse höherer Ordnung sowie der numerischen Optimierung, um nicht-normalverteiltes Schwingungsverhalten durch eine Zerlegung in normalverteilte Anteile zu approximieren.
Diese Approximation ermöglicht es, computergestützte Simulationen mechanischer Strukturen im Frequenzbereich durchzuführen. So kann das Resonanzverhalten mechanischer Strukturen für zufällige Lasten adäquat abgebildet werden. Die entwickelten Methoden erlauben es, nicht-normalverteilte Betriebslasten zielführend zu definieren und Simulationszeiten im Vergleich zu bisherigen Verfahren im Zeitbereich um mehrere Größenordnungen zu reduzieren. Die Verfahren wurden in Zusammenarbeit mit den industriellen Projektpartnern simulatorisch und experimentell validiert.
