Schwingungsanalyse

Merkmale

Bei der Schwingungsanalyse handelt es sich um eine Analyse, die durchgeführt wird, um ein Phänomen (Resonanz) zu vermeiden, bei dem von außen eine Schwingung angelegt wird, die der Eigenfrequenz eines vibrierenden Körpers entspricht, sowie ein Phänomen, bei dem dieser mit einer sehr großen Amplitude vibriert (Resonanz).
Die Schwingungsanalyse kann grob in die einfachsten Verfahren „Modalanalyse“ und „Frequenzganganalyse“ unterteilt werden.
Die Schwingungsanalyse umfasst die Modalanalyse und die Frequenzganganalyse.

モード解析（固有値解析） — Abb. 1 Modalanalyse (Eigenwertanalyse)

Fallstudien-1

Einfluss der Faserausrichtung auf die Frequenzeigenschaften

Hier ist ein Beispiel, das zeigt, dass die Eigenfrequenz durch die Faserausrichtung geändert werden kann. Wie in Abb. 5 gezeigt, haben wir nach der Herstellung einer flachen Platte von 120 mm x 80 mm x 2 mm diese in jede Richtung ausgeschnitten und einen Test zur Bewertung der Dämpfungseigenschaften mithilfe der Methode der zentralen Anregung durchgeführt.

Schnittbild des Probestücks (links) und Methode der Zentrumsanregung (rechts) — Abb. 5 Bilder von in verschiedenen Winkeln geschnittenen Probestücken (links) und deren S-S-Kurven (rechts)

Die experimentellen Ergebnisse sind in Abbildung 6 durch die gestrichelte Linie dargestellt. Wir können erkennen, dass die Eigenfrequenz in 0°-Richtung höher ist (= höhere Faserorientierung). Hier können wir erkennen, dass sich die Eigenfrequenz erster Ordnung zwischen 0°- und 90°-Richtung um mehrere hundert Hz unterscheidet.
Die Ergebnisse eines ähnlichen Tests, der durch eine Schwingungsanalyse reproduziert wurde, sind in der durchgezogenen Linie in Abbildung 6 dargestellt. Hier wurden Materialdaten, die die Anisotropie berücksichtigen, mit Digimat erstellt und in der Analyse berücksichtigt. Die aus der Analyse erhaltenen Ergebnisse zeigten wie die experimentellen Ergebnisse, dass die Eigenfrequenz umso höher war, je höher der Grad der Faserorientierung war, und dass der Unterschied zwischen der im Experiment und der Analyse erhaltenen Eigenfrequenz nur 5 % betrug.

Abb. 6 Glasfaserorientierungsrichtung und Eigenfrequenz

Fallstudien-2

Einfluss der Gate-Position auf die Frequenzeigenschaften in faserverstärkten Harzen

Wie oben erwähnt, kann die Eigenfrequenz durch eine Änderung der Faserausrichtung verändert werden. Wir stellen nun anhand eines Anwendungsbeispiels eines Kastenteils Methoden zur tatsächlichen Änderung der Faserausrichtung vor.
Das Ändern der Position des Spritzgussangusses ist eine effektive Möglichkeit, die Faserausrichtung in einem tatsächlichen Produkt zu ändern. Wie in Abbildung 7 gezeigt, wurde eine vergleichende Bewertung mit Anguss A (links) und Anguss B (rechts) durchgeführt, und wie in Abbildung 8 gezeigt, verschob der Wechsel zu Anguss B die Eigenfrequenz in eine höhere Position. Wenn die gewünschte Eigenfrequenz nicht erreicht werden kann, ist dieser Ansatz mit glasfaserverstärkten Materialien möglich.

Abb. 7 Füllmuster von Tor A (links) und Tor B (rechts)

Abb. 8 Messpunkt (links) und Ergebnisse der Frequenzganganalyse (rechts)

Fallstudien-3

Einfluss des Hinzufügens von Rippen und der Rippendicke auf die Frequenzeigenschaften

Die Eigenfrequenz kann durch Hinzufügen von Rippen oder Ändern der Rippendicke zusätzlich zur Glasfaserausrichtung geändert werden. Wie in Abb. 9 gezeigt, erhöht das Hinzufügen von Rippen die Eigenfrequenz, und eine Verringerung der Rippendicke verringert die Eigenfrequenz (Abb. 10). Beim Spritzgießen ist es relativ einfach, die Form auf diese Weise zu ändern, daher ist es effektiv, während der Analyse nach einer besseren Form zu suchen.