Turbinen

Optische Schwingungsmessung an Turbinen

Spannungs- und Dehnungsverteilung schneller und präziser ermitteln

Sicherheit steht an erster Stelle, wenn Flugzeuge gebaut werden. Verringerung des Treibstoffverbrauchs ist bei jeder neuen Triebwerksgeneration zwingend. Und die Sicherheit fängt bei der Betriebsfestigkeit der kleinsten Komponente an: der Turbinenschaufel. Ein schneller und hochgenauer Abgleich der Spannungs- und Dehnungsberechnungen gelingt Ihnen mit der 3D-Vibrometrie. Direkt vom FE-Gitter abgeleitet und rein optisch entfallen die Instrumentierungskosten pro Schaufel vollständig. Die hohe räumliche Auflösung zeigt Ihnen zuverlässig den Ort und die Höhe des maximalen Spannungswerts. Weltweit ist das Verfahren bei allen führenden Komponenten- und Triebwerksherstellern im Einsatz. Dem Trend zum leichten Triebwerk folgend werden im Hochdruckverdichter Blisks (Blade Integrated Disks) eingesetzt. Die Abstimmung der Eigenfrequenzen der Schaufeln ist für den sicheren Betrieb unerlässlich. Scannende Vibrometer liefern Ihnen dazu schnell die notwendigen Daten.

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Experimentelle nicht-lineare Modalanalyse

Gerade Leichtbauweisen in Transport, Luftfahrt oder Automobiltechnik sollen zur Ressourcenschonung und Emissionsvermeidung führen und sind die zentrale Motivation für Neu- und Weiterentwicklungen. Hier hilft die Modalanalyse zur Untersuchung von Verbundstrukturen und ermöglicht die Validierung von Simulationsergebnissen. Je leichter und filigraner die Strukturen, desto schwingungsanfälliger werden diese Gebilde. Mit einer Messmethode zur experimentellen Untersuchung von Strukturen mit Fügestellen hat Dr.-Ing. Maren Scheel den Bertha-Benz Preis 2023 erhalten. Ihr methodischer Ansatz „Experimental Nonlinear Modal Analysis - Method development with particular focus on nonlinear damping“ verfeinert die vereinfachte lineare Abhängigkeit von Anregung und Schwingung und bildet den Grundstein für weitere Optimierungen in der Material- und Ingenieurswissenschaft der Zukunft.

(Quelle: Youtube.com/DaimlerundBenzStiftung)

Optische Spannungs- und Dehnungsmessung für Blisks und Turbinenschaufeln

Blisks verändern ihre Eigenschaften abhängig von der Drehzahl. Soll die Berechnung mit validen Testdaten abgeglichen werden, steht das Verfahren der optischen Derotation zur Verfügung. Die Bewegung des Messlasers wird mit der Turbine synchronisiert. Betriebsschwingformen sind so aus dem Versuch einfach zu extrahieren. Optische Messtechnik ist bei der Entwicklung, Erprobung und auch der Teileüberholung schon heute weltweit das Instrument für Sicherheit und schnelles Time-To-Market.

Spannungs- und Dehnungsverteilung aus Messung und Simulation verglichen
Spannungs- und Dehnungsverteilung aus Messung und Simulation verglichen

Präzise und berührungslose Modellvalidierung komplexer Strukturen

Die Notwendigkeit der Validierung von Simulationsmodellen komplexer mechanischer Strukturen hat im Hinblick auf die Effizienz des Designprozesses stark an Bedeutung gewonnen. Dies gilt insbesondere für nicht-lineare Strukturen (wie z. B. Verbundwerkstoffplatten und gefügte Komponenten), bei denen die Verwendung einer verlässlichen, vollflächigen Messung von entscheidender Bedeutung ist. Dieses Tutorial umfasst die Anleitung und Anwendungsbeispiele für die Scanning Laser Doppler Vibrometrie (SLDV) als nicht-invasive Technologie zur effizienten Charakterisierung komplexer mechanischer Strukturen. Lesen Sie hier das komplette Paperzur IMAC International Modal Analysis Conference.

Eichenberger J., Sauer J. (2022) Validating Complex Models Accurately and Without Contact Using Scanning Laser Doppler Vibrometry (SLDV). In: Di Maio D., Baqersad J. (eds) Rotating Machinery, Optical Methods & Scanning LDV Methods, Volume 6. Conference Proceedings of the Society for Experimental Mechanics Series.Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-030-76335-0_11

FRF Diagramm für Messpunkte in X, Y und Z
Betriebsschwingform an Turbinenschaufeln bei 700 Hz
MAC Analyse veranschaulicht die Korellation von experimentellen und simulierten Daten
FRF Diagramm für Messpunkte in X, Y und Z 
MAC Analyse veranschaulicht die Korellation von experimentellen und simulierten Daten
MAC Analyse veranschaulicht die Korellation von experimentellen und simulierten Daten

Zugehörige Produkte

VibroScan QTec Xtra 3D

VibroScan QTec Xtra 3D misst Schwingungen triaxial auf eine neue Art – berührungslos, flächenhaft und mit ungekannter Präzision. Mit seiner bahnbrechenden Mehrkanal-Interferometrie setzt QTec® neue Maßstäbe in Sachen optischer Empfindlichkeit und Störsicherheit. Das Xtra, basierend auf einem infraroten (SWIR) Laser, zeichnet sich durch höchste optische Empfindlichkeit aus, um hochgenaue Messungen selbst auf anspruchsvollen technischen Oberflächen zu garantieren. VibroScan QTec Xtra 3D gewährleistet maximale Portabilität durch integrierte Datenerfassung und Signalgenerator bis 32 MHz.

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VibroScan QTec Xtra

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RoboVib® Structural Test Station comprising an industrial robot with a PSV Scanning Vibrometer

RoboVib®

Durch die Kombination eines 3D-Scanning Vibrometers mit einem Industrieroboter bietet Ihnen RoboVib® eine automatisierte Messstation für die Messung von komplexen Komponenten bis hin zu gesamten Fahrzeugkarosserien. Reduzieren Sie Zeitaufwand und Fehlerquellen speziell in der experimentellen Modalanalyse. So können Sie zum Beispiel eine komplette Fahrzeugkarosserie in 1-2 Tagen oder über Nacht vollständig testen, während mit konventionellen Methoden allein die Messvorbereitung häufig Wochen in Anspruch nehmen würde.

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