Als Leistungsnachweis wird in diesem Modul ein kleines Projekt bearbeitet (alternative Prüfungsform).

• Jeder Student sucht sich ein Thema und teilt uns dieses zu Beginn mit.
• Das Thema kann eines aus der nachfolgenden Liste oder auch ein eigenes sein.
• Ein Projekt kann allein oder in einer Gruppe mit zwei (in Ausnahmen drei) Studenten bearbeitet werden.
• Jedes Projekt sollte aus drei Teilen (analytische Abschätzung, numerische Lösung und Experiment) bestehen.
• Jeder Student hält über sein Projekt (oder seinen Projektteil) einen Vortrag von 10 Minuten Dauer.
• Jeder Student fertigt einen kleinen Bericht (Berichtteil) mit 8 bis 12 Seiten an.
• Die Vorträge werden in der letzten Übung gehalten.
• Die Berichte sind drei Wochen später fällig.

 

Liste möglicher Themen

1. Pendelleuchte

Gegeben:  Eine Pendelleuchte (oder Ähnliches), die mehrere Schwingungsformen aufweisen kann (mehrere Freiheitsgrade besitzt).

Mögliche Annahmen: Lampe als Starrkörper, Aufhängung masselos, ...

Gesucht:  Eigenschwingungsformen und -frequenzen.

Lösung:

• Experimentell:  Evtl. mit Videoauswertung
• Analytische Rechnung:  Schw. m. n FG, Modalanalyse
• Numerische Rechnung:  MKS

2. Straßenlaterne

Gegeben:  Eine Straßenlaterne (Ampel, ...), die angeregt durch Wind Schwingungen zeigt.

Mögliche Annahmen:  Lampe als Starrkörper, Mast als Balken mit bereichsweise konstanten Eigenschaften, Eigenschaften schätzen/recherchieren, ...

Gesucht:  Eigenschwingungsformen und -frequenzen.

Lösung:

• Experimentell:  Evtl. mit Videoauswertung
• Analytische Rechnung:  Balkenbiegeschwingung, Modalanalyse
• Numerische Rechnung:  FEM

3. Schwingende Saite

Gegeben:  Schwingende Saite von Gitarre, Geige, Klavier, ...

Gesucht:  Eigenschwingungsformen und -frequenzen.

Lösung:

• Experimentell:  Klangmessung, Frequenzbestimmung
• Analytische Rechnung:  Saitenschwingung mit Längskraft, Modalanalyse
• Numerische Rechnung:  FEM

4. Schwingender Balken

Gegeben:  Schwingender Balken (Xylophon, Lineal, Baumarkt-Exemplar, Ski, Skateboard, ...).

Gesucht:  Eigenschwingungsformen und -frequenzen.

Lösung:

• Experimentell:  Frequenzbestimmung
• Analytische Rechnung:  Balkenbiegeschwingung, Modalanalyse
• Numerische Rechnung:  FEM

5. Fahrzeugdynamik

Gegeben:  Fahrzeug mit Feder-Dämpfer-Systemen am Fahrwerk.

Mögliche Annahmen: Fahrzeugaufbau als Starrkörper, Massenparameter schätzen/recherchieren, Radmasse vernachlässigen, ...

Gesucht:  Eigenschwingungsformen und -frequenzen.  Erzwungene Schwingungen durch Fahrbahnunebenheiten.

Lösung:

• Experimentell:  Videoauswertung, ...
• Analytische Rechnung:  Schw. m. n FG, Modalanalyse
• Numerische Rechnung:  MKS

6. Schwingungen großer dünner Platten ("Schaufenster")

Gegeben:  Große, dünne Platte (große Glasscheibe), die (natürlich vorschichtig) zu Plattenbiegeschwingungen angeregt werden kann.

Mögliche Annahmen:  Rundherum feste Einspannung, ...

Gesucht:  Eigenschwingungsformen und -frequenzen.

Lösung:

• Experimentell:  Videoauswertung, ...
• Analytische Rechnung:  Plattenbiegeschwingung, Modalanalyse
• Numerische Rechnung:  FEM
  

7. Entwicklung, Bau und Erprobung eines mechanischen Drehzahlmessers

Gesucht:  Aus einer Platte (evtl. Stahlblech) soll eine Kammartige Struktur ausgesägt werden, so dass die Zinken unterschiedliche Längen aufweisen.  Wird dieses Bauteil auf einen schwingenden Motorblock (oder Waschmaschine) gehalten geraten nur die Zinken mit passender Eigenfrequenz in Resonanz und die Motordrehzahl kann abgeschätzt werden.

Lösung:

• Experimentell:  Erprobung eines Prototypen
• Analytische Rechnung:  Balkenbiegeschwingung, Modalanalyse
• Numerische Rechnung:  FEM
  

8. Schwingungen von Trinkgläsern ("Glasorgel")

Gegeben:  Zylindrisches Trinkglas, dass durch feuchten Finger zu Eigenschwingungen (Ovalisieren) angeregt werden kann.

Mögliche Annahmen:  Platte mit periodischen Randbedingungen ...

Gesucht:  Eigenschwingungsformen und -frequenzen.

Lösung:

• Experimentell:  Klangauswertung, ...
• Analytische Rechnung:  Plattenbiegeschwingung, Modalanalyse
• Numerische Rechnung:  FEM