Die CSE-Studenten sollen einen mechanischen Schwinger mit mehreren (n, mind. 2) Freiheitsgraden untersuchen.  Dabei sollen vor allem die freien Schwingungen und deren Eigenfrequenzen (Eigenwerte) und Eigenschwingungsformen (Eigenvektoren)

• im Experiment,
• durch eine anylytische Rechnung (Eigenwertproblem, vgl. Vorlesung) und
• durch eine numerische Simulation (Matlab/Simulink und/oder ADAMS)

untersucht werden.  Für das Experiment sollte z.B. ein Körper gesucht werden der als starr angenommen werden kann und elastisch so gelagert/aufgehängt ist dass er mit mindestens zwei Freiheitsgraden schwingen kann.  Sind die Eigenfrequenzen dieser Schwingungen niedrig (kleiner 10 Hz) können diese mit dem Handy gefilmt und daraus die Eigenfrequenzen bestimmt werden.  Dabei die verschiedenen Eigenschwingungsformen durch unterschiedliches Anstoßen möglichst isoliert anregen.

Hier einige Beispiele:

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:  Matlab/Simulink, ADAMS (MKS)

2. Straßenlaterne

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

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

Gesucht:  Eigenschwingungsformen und -frequenzen.

Lösung:

• Experimentell:  Evtl. mit Videoauswertung
• Analytische Rechnung:  Schw. m. n FG, Modalanalyse
• Numerische Rechnung:  Matlab/Simulink, ADAMS (MKS)

3. Fahrzeugdynamik

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

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

Gesucht:  Eigenschwingungsformen und -frequenzen.

Lösung:

• Experimentell:  Videoauswertung, ...
• Analytische Rechnung:  Schw. m. n FG, Modalanalyse
• Numerische Rechnung:  Matlab/Simulink, ADAMS (MKS)

4. usw. ...