Teilprojekt C3

Unsicherheit bei der Bewertung der Struktur-Eigenschaftsbeziehungen von passiven und aktiven adaptronischen lasttragenden Systemen

Mithilfe numerischer rund experimenteller Methoden wurden Anfangszustände zu Beginn der Nutzungsphase eines aktiven Systems zur Stabilisierung schlanker Stäbe, siehe Teilprojekt C2, charakterisiert und über ein im SFB 805 entwickeltes Prozessmodell abgebildet.

Damit konnte das im Antrag formulierte Arbeitspaket zur zuverlässigkeitsorientierten Komponentenauswahl- und -auslegung erfüllt werden. Ebenso wurden geeignete experimenteller Teststrategien für aktive Komponenten entwickelt. Die beiden Arbeitspakete des Antrags „Eigenschaftsdegradation der Aktiven Einheit“ und „Unsicherheit in der Zuverlässigkeitsbewertung des Gesamtsystems“ wurden in weiten Teilen erfüllt. Neben der Durchführung geeigneter Simulationsmethoden und Entwicklung experimenteller Prüfstände und Testszenarien auf Komponenten- und Systemebene wurden die experimentellen Langzeit-Tests von piezoelektrischen Stapelaktuatoren im Knickbalkensystem zur Beschreibung der Nutzungsphase begonnen. Aufgrund der sehr zeitaufwendigen Beschreibung des Ist-Zustandes zu Beginn der Nutzungsphase konnten die Langzeit-Tests innerhalb der Förderperiode noch nicht vollständig abgeschlossen werden. Ebenso konnte auch das letzte Arbeitspaket des ursprünglichen Antrages, die Generierung von Unsicherheits-Kennzahlen, noch nicht vollständig erreicht werden.

Das beendete Teilprojekt C3 hat trotz Verzögerungen eine wichtige Grundlage im SFB 805 gelegt, Unsicherheit bei der Bewertung der Eigenschaftsbeziehungen in aktiven lasttragenden Systemen zu analysieren und in den im SFB entwickelten Unsicherheits- und Prozessmodellen prozessübergreifend darzustellen und zu bewerten. Die Erkenntnisse aus den Eigenschaftsbeziehungen zwischen dem verwendeten piezoelektrischen Aktuator und der passiven lasttragenden Struktur bilden zusammen mit den Erkenntnissen zur Überwachung des Belastungs- und Systemzustands aus dem ebenfalls beendeten Teilprojekt C1 eine wichtige Basis für das neue Teilprojekt C7. Dort wird in der zweiten Förderperiode direkt an die Ergebnisse aus C3 und C1 angeknüpft.

[1] Ondoua, Serge; Platz, Roland; Nuffer, Jürgen; Hanselka, Holger (2010): Uncertainties in Active Stabilization of Buckling Columns by Means of Piezoelectric Materials. In: 21st International Conference on Adaptive Structures and Technologies 2010 (ICAST 2010), October 4 – 6. ICAST International Conference on Adaptive Structures and Technologies. University Park, Pennsylvania, USA: Curran.

[2] Platz, Roland; Ondoua, Serge; Habermehl, Kai; Bedarff, Thomas; Hauer, Thomas; Schmitt, Sebastian; Hanselka, Holger (2010): Approach to validate the influences of uncertainties in manufacturing on using load-carrying structures. In: P. Sas und B. Bergen (Hg.): Proceedings of ISMA 2010. International Conference on Noise and Vibration Engineering including USD2010. Leuven/Belgium, September 20-22. ISMA Advance Conference Programme; Katholieke Universiteit Leuven; International Conference on Noise and Vibration Engineering; ISMA; USD; International Conference on Uncertainty in Structural Dynamics; Leuven Conference on Noise and Vibration Engineering. Heverlee, S. 5319–5334.

[3] Koenen, Jan F.; Enss, Georg C.; Ondoua, Serge; Platz, Roland; Hanselka, Holger (2011): Evaluation and Control of Uncertainty in Using an Active Column System. In: AMM 104, S. 187–195. DOI: 10.4028/www.scientific.net/AMM.104.187.

[4] Ondoua, Serge; Platz, Roland; Hanselka, Holger (2011): A study on scatter in piezoelectric stackactuator characteristics as an uncertainty criterion in usage process of a load-carrying system. In: Proceedings of International Conference on Structural Engineering Dynamics ICEDyn 2011. Instituto Superior Técnico, Technical University of Lisbon. Tavira/Portugal.

[5] Ondoua, Serge; Platz, Roland; Nuffer, Jürgen; Hanselka, Holger (2011): A study of uncertainties in active load carrying systems due to scatter in specifications of piezoelectric actuators. In: Christophe Berenguer, Antoine Grall und Carlos Guedes Soares (Hg.): Advances in Safety, Reliability and Risk Management. ESREL 2011. Troyes/France: CRC Press, S. 2114–2120.

[6] Ondoua, Serge; Platz, Roland; Nuffer, Jürgen; Hanselka, Holger (2011): Unsicherheit in der Zuverlässigkeitsbewertung von aktiven Komponenten am Beispiel eines piezoelektrischen Stapelaktuators für eine aktive Knickstabilisierung. In: 25. Fachtagung Technische Zuverlässigkeit TTZ 2011, VDI-Berichte Nr. 2146. Leonberg, Germany, May 11 – 12. VDI Verein Deutscher Ingenieure, S. 145–158.

[7] Sprenger, André; Haydn, Michael; Ondoua, Serge; Mosch, Lucia; Anderl, Reiner (2012): Ontology-Based Information Model for the Exchange of Uncertainty in Load Carrying Structures. In: Applied Mechanics and Materials, Trans Tech Publications 104, S. 55–66. DOI: 10.4028/www.scientific.net/AMM.104.55.

[8] Ondoua, Serge; Platz, Roland; Hanselka, Holger (2013): Unsicherheit im Arbeitsdiagramm eines piezoelektrischen Aktuators für die aktive Stabilisierung von Stäben. In: 26. VDI-Fachtagung Technische Zuverlässigkeit 2013. Entwicklung und Betrieb zuverlässiger Produkte, VDI-Berichte Nr. 2210. Leonberg bei Stuttgart, April 23-24. VDI-Fachtagung Technische Zuverlässigkeit; VDI-Gesellschaft Produkt- und Prozessgestaltung. Leonberg/Germany: VDI-Verl. (VDI-Berichte, 2210), S. 261–270.

[9] Ondoua, Serge; Platz, Roland (2014): Numerical and experimental investigation of parameter uncertainty in the working diagram and in use of a single piezoelectric stack actuator to stabilize a slender beam column against buckling. In: A. Cunha, E. Caetano, P. Ribeiro und G. Müller (Hg.): Proceedings of the 9th International Conference on Structural Dynamics, EURODYN 2014. Porto/Portugal (2713-2719).

[10] Platz, Roland; Enss, Georg C.; Ondoua, Serge; Melz, Tobias (2014): Active stabilization of a slender beam-column under static axial loading and estimated uncertainty in actuator properties. In: Proceedings of the Second International Conference on Vulnerability and Risk Analysis and Management (ICVRAM) and the Sixth International Symposium on Uncertainty Modeling and Analysis (ISUMA). ASCE American Society of Civil Engineers. Liverpool, UK, S. 235–244.

Teilprojektleiter

  Name
H
Prof. Dr.-Ing. Holger Hanselka
N
Dr. rer. nat. Jürgen Nuffer