On the Influence of Piecewise Defined Contact Geometries on Friction Dampers

Diese Arbeit betrachtet Dämpfer, die sich nicht auf eine Schwingungsreduktionsstrategie beschränken, sondern mehrere kombinieren, um optimale Ergebnisse zu erzielen. Die Möglichkeiten herkömmlicher Reibungsdämpfer werden durch stetige, stückweise definierten Kontaktgeometrien erweitert. Dies führt zu Reibungsdämpfern, die ihr Verhalten je nach Amplitude der Schwingungen ändern. Der passive, abgestimmte Keildämpfer wird entworfen und untersucht. Dieser Dämpfer bringt Dämpfung bei hohen Schwingungsamplituden in System ein und nutzt Tilgung bei niedrigen Schwingungsamplituden aus. ... mehrEs werden numerische und analytische Untersuchungen durchgeführt. Um das qualitative Verhalten des Dämpfers zu validieren, wird ein Dämpferprototyp konstruiert und erprobt. Zudem wurde auch eine aktive Variante des abgestimmten Keildämpfers betrachtet. Es werden zwei Regelstrategien entworfen, die adaptive Mehrmodellregelung und die langsame, frequenzbasierte Regelung. Diese werden mit einer State-of-the-Art- Regelungsstrategie in transienten, quasistationären und Anwendungsszenarien verglichen.
Die Untersuchungen zum passiven, abgestimmten Keildämpfer zeigen, dass Dämpfung und Tilgung entkoppelt werden. Eine Optimierung der Dämpferparameter ergibt im Frequenzgang eine Reduktion der Maximalamplitude von 87.47% unter Beibehaltung der Tilgung. Die Experimente validieren den Entkopplungseffekt sowie den qualitativen Einfluss der Parameter. Die aktiven Systeme erreichen mit Amplitudenabsenkungen von 91.11% das beste Ergebnis.

This work considers dampers that do not solely focus on a single vibration reduction strategy but instead combine them to achieve optimal results. The dampers are based on dry friction dampers. However, the capabilities of conventional dry friction dampers are expanded by taking into account continuous piecewise defined contact geometries. This leads to friction dampers that change their behavior depending on the amplitude of the oscillations. The vibration damping device in this work, the tuned wedge damper, introduces damping at high oscillation amplitudes and takes advantage of absorption at low oscillation amplitudes. ... mehrThis passive system is investigated numerically and analytically. Additionally, a damper prototype is constructed and experiments are performed to validate the qualitative behavior of the damper. An active variant of the tuned wedge damper is also considered. Two novel control strategies are designed, namely the adaptive multiple model control and the slow frequency-based control.
These are compared to a state-of-the-art control strategy for friction dampers in transient, quasistationary, and application scenarios. The investigations into the passive design of the tuned wedge damper show that the damper decouples damping and absorption. An optimization of the damper parameters yields a maximum amplitude reduction in the system’s frequency response function of 87.47% while maintaining an absorption frequency. The experiments validate the decoupling effect as well as the qualitative influence of parameter variations. Finally, the active systems achieve the best results with amplitude reductions of 91.11%.