Fragenkatalog Flashcards
Klassifizieren Sie Schwingungen nach Ihrer Ursache und ihrer Dämpfung.
- Erzwungene Schwingung
- Freie Schwingungen
- Selbsterregte Schwingung
- Gedämpfte Schwingung
- ungedämpfte Schwingung
Nenne wesentliche Dämpfungsmechanismen im NVH-Bereich
- Trockene Reibung (Fugendämpfung)
- Flüssige Reibung (viskose Dämpfung)
- Innere Reibung (Materialdämpfung)
Welche Schwingung stellt sich bei unterschiedlichen Etha’s ein?
< 1 schwache Dämpfung
= 1 Resonanzfall
> 1 starke Dämpfung
Was geschieht bei der Anregung im Resonanzfall?
Schwache Anregung = große Amplitude
Wie wird die Übertragungsfunktion gebildet und wofür dient sie?
- Quotient aus Output zu Input
- Dient zur Beschreibung des Übertragungsverhaltens
- Aus gegebener Eingangsgröße kann Ausgangsgröße
bestimmt werden
Wie erfolgt die analytische Lösung von Schwingungen/Anregungen?
- Separate Betrachtung aller Anregungen
- Anschließende Superposition (Überlagerung)
Was geschieht bei der Fourier-Analyse und wie setzt sich dieses zusammen
- Zerlegung des Signals in harmonische Anteile
- Fourier-Reihe beschreibt eine periodische Funktion als
Überlagerung von Sinus- und Kosinus-Funktionen - harmonische Grundschwingung mit Grundkreisfrequenz
F=1/T → w - harmonische Oberschwingung ← deren Kreisfrequenzen
= ein Vielfaches der Grundkreisfrequenz
Nenne Anwendungsbereiche der Fourir-Analyse
- Dient zur Signalanalyse (wichtigstes Verfahren)
- Frequenzanalyse
- Frequenzfilterung
- Akustik
Wie erfolgt die Fourier-Analyse in der digitalen Signalverarbeitung?
- Zeitdiskretisierung durch Abtastung
- Betragsdiskretisierung der Eingangswerte
Mit welcher Frequenz muss eine Frequenz mindestens abgetastet werden, um diese exakt rekonstruieren zu können?
- Mind. :2 x fmax, in der Praxis deutlich höher
- Bei konstanter Abtastrate wird rekonstruierte Signal bei
steigender Frequenz immer ungenauer
Was versteht man unter der Fast Fourier Transformation?
- Aus n Eingangswerten werden komplexe Fourier-
Koeffizienten generiert - Aus diesen Koeffizienten können Amplitude und
Phasenlage bestimmt werden - Auch bei nichtperiodischen Signalen einsetzbar
Wodurch entsteht beim Dieselmotor eine hohe abstrahlbare Schallleistung?
Durch hohe Zylinderdrücke
Welche Modelle gibt es zur Beschreibung der Realität?
- Diskretes Modell (begrenzte Anzahl an Freiheitsgraden
→ MKS und FEM ) - Kontinuierliche Modelle (unendliche Anzahl an
Freiheitsgraden, für einfache Geometrien [Platten,
Membran])
Nenne die Ziele der Vertikaldynamik bei Fahrzeugen.
- Fahrkomfort (geringe Aufbau und Vertikalbeschleunigung)
- Fahrsicherheit (geringe Radlastschwankungen)
Welcher Frequenzbereich ist für den Menschen unangenehm?
4-10 Hz
Welche Modelle gibt es zur Analyse der Vertikaldynamik?
- Viertelmodell – Bewegung um Längs- und Querachse
wird vernachlässigt - Einspurmodell - Bewegung um Längsachse wird
vernachlässigt (zeitliche Anregung durch überfahren von
Hindernissen abbildbar - Zweispurmodell – vollständige Modelllierung
Wie viele Freiheitsgrade hat ein 1-Massen- und ein 2-Massenschwinger?
1
2
Wovon hängt die Wahl des Modells ab und wie erfolgt damit die Analyse?
- Von der Zielsetzung
- Abbildung des Fahrzeugverhaltens durch ein
Gleichungssystem abgebildet - Modell repräsentiert Massen., Dämpfungs- und
Steifigkeitseigenschaften - Größe des GLS von Freiheitsgraden bestimmt (über 10
Mio. Freiheitsgrade möglich)
Was versteht man unter Eigenmoden?
- Moden beschreiben Schwingungsverhalten einer Struktur
in der zugehörigen Eigenfrequenz - Reale Strukturen haben unendlich viele Eigenfrequenzen
- Jede Eigenfrequenz hat eine Eigenmode
- Schwingform mit ortabhängiger Amplitude, welche
Bauteil bei Anregung zeigt
Wodurch werden Struktureigenschaften gebildet?
Eigenfrequenzen und Eigenmoden
Welcher Parameter beeinflusst maßgeblich die Eigenfrequenz eines Bauteils?
Verhältnis von Materialsteifigkeit zu Dichte
Wovon hängen die Eigenfrequenzen und die dazugehörigen Eigenmoden ab?
- Geometrie
- Material
- Randbedingungen der Struktur
- Unabhängig von äußeren Anregungen
Was versteht man unter der Modalanalyse?
Zerlegung der Schwingform in Anteile der Moden (Eigenformen)
Welche Arten der Modalanalyse gibt es?
- Numerische Modalanalyse (mathematische Lösung)
- Experimentelle Modalanalyse (Messen und
Übertragungsfunktion bilden)
Welche Wellenarten gibt es? Nenne noch einige Besonderheiten.
- Longitudinalwellen (Längswellen, Druck-/ Zugkräfte
übertragbar, in Fluiden und Gasen) - Transversalwellen (Quer-, Schubwellen, nur in
Festkörpern, Scherkräfte
Was ist eine Biegewelle?
Koppelung aus Longitudinal- und Transversalwelle
Große technische Bedeutung.
Nenne Besonderheiten/Eigenschaften des Luftschalls
- Keine wahrnehmbare Bewegung
- Hören durch Druckschwankung
- Longitudinalwelle
Wie hoch ist die Schallgeschwindigkeit?
343 m/s
Wie ist die Kreiswellenzahl und die Kreiswellenfrequenz definiert?
- k = (2*pi)/lambda
- omega = (2*pi)/T
Was versteht man unter der Superposition?
Überlagerung von Druckschwankungen zur Verstärkung oder zur Abschwächung
Anwendung = Antischall ← Lärmreduzierung
Was versteht man unter dem Begriff Reflexion?
- Wenn Welle auf Grenzfläche des Ausbreitungsmediums
trifft, ändert sich Wellenwiderstand (Impedanz). - Teil der Welle wird reflektiert
- Teil breitet sich in anderem Medium aus
Was versteht man unter dem Begriff Totalreflexion?
- Welle wird vollständig an Grenzfläche reflektiert
- Wird gegenphasig reflektiert
- Wellen überlagern (interferieren) sich
- Es entsteht stehende Welle mit doppelter Amplitude
Was versteht man unter dem Begriff Phasengeschwindigkeit und unter Gruppengeschwindigkeit?
- Schallgeschwindigkeit der jeweiligen Frequenz
- Geschwindigkeit mit der sich die einhüllende des
Wellenpaketes als einzelne fortbewegt
Was beschreibt die Schallintensität?
- Den Energiefluss im Raum
- Die Energie, die pro Zeiteinheit eine Einheitsfläche
passiert - Wird als Vektor mit Betrag und Richtung dargestellt
Nenne je ein Beispiel für eine Energie- und eine Feldgröße
- Energiegröße = Schallintensität
- Feldgröße = Schalldruck
Was passiert bei der Verdoppelung von Schallquellen?
- Schallleistung verdoppelt sich
- Pegel erhöht sich dabei um 3 DB
Wie groß ist der wahrnehmbare Frequenzbereich des Menschen
16 Hz – 20 KHz
Was ist bei der Angabe des Schallpegels zu beachten?
Das Frequenzband, auf dass sich der Wert bezieht
Welche Frequenzbereiche werden maßgeblich den raumakustischen Eigenschaften zugeordnet? Welche Eigenschaften bestimmen die Intensität in der Fahrgastzelle?
- Tieffrequente Raumakustik (20-400 Hz, FGZ:
Raumresonanzen, Innenraummoden) - Hochfrequente Raumakustik (400-10000 Hz, FGZ:
Absorption & Nachhallzeit, Schalldämmung,
Sprachverständlichkeit)
Wodurch wird die Raumakustik in einer Fahrgastzelle bestimmt?
- Eigenfrequenzen (Raumresonanzen)
- Zugehörige Raummoden
Wodurch werden akustische Anregungen verstärkt?
- Wenn Anregung in der Frequenz einer Struktur-/
Kavitätsmode - Fallen die Eigenfrequenzen von Struktur-/ Kavitätsmode
zusammen → Verstärkung ist besonders groß
Was stellen Raummoden dar?
- Stehende Wellen im Raum
- Welle wird an fester Wand reflektiert, schwingt
gegenphasig, interferiert
Was ist die Besonderheit bei Wellen zwischen zwei Wänden?
- Stehende Wellen zwischen zwei Reflektoren können sich
nur zwischen mit bestimmten Wellenlängen bilden - Vielfaches der Frequenz auch möglich
Was geschieht mit den Raummoden bei zunehmender Frequenz?
Mode nicht nur von einer Richtung abhängig. = Komplexer
Wie ist die Position des Fahrers in Bezug auf die Raummoden zu wählen?
- Ohrposition im Bereich des Wellenbauchs = hoher
Schalldruck - Ohrposition nahe des Knotens = niedriger Schalldruck
Wodurch wird die Innenraummode des Fahrzeugs bestimmt?
- Fahrzeugdesign
- Abhilfe durch Abdeckung des Kofferraums
Wodurch wird die Eigenfrequenz des Innenraums bestimmt?
Durch die Geometrie
Was versteht man unter Schallabsorption?
Verminderung der Schallenergie durch Reflektion einer Welle, insbesondere durch Dissipation
Wie wird die Absorption erzielt?
- Poröse Materialen (Reibungswärme der Luftmoleküle) ←
sehr sehr gut - Membranabsorber (Masse-Feder-Prinzip, nur hohe
Absorption bei Anregung durch Eigenfrequenz,
Dämpfung durch Schwingung = Energiedissipation)
Beispiel: Motorkapsel - Volumenresonatoren (Masse-Feder-Prinzip, nur hohe
Absorption bei Anregung durch Eigenfrequenz,
Dämpfung durch Schwingung = Energiedissipation)
Beispiel: Ansaugsystem
Nenne die wichtigste Kenngröße zur Beschreibung der Akustik eines Raums.
Nachhallzeit (Halligkeit eines Raumes, richtet sich nach Verwendungszweck)
Was ist bei der erzielbaren Dämmung durch eine Platte (Wand) zu beachten? Was davon ist für die Fahrzeugakustik relevant?
Maßgeblich sind Frequenzbereiche zu betrachten:
- „1“ Steifigkeit der Platte bestimmt die Dämmung
- „2“ erste Eigenmoden der Wand werden angeregt →
Dämpfung relevant
- „3“ Masse der Wand bestimmt Dämmung
- „4“ Koinzidenzfrequenz, Dämmung bricht ein, Dämpfung
relevant
- relevant ist der 2 und der 4 Frequenzbereich
Wie und wann erfolgt die Anregung von Glas
Wenn Koinzidenzfrequenz des Luftschalls auf die Biegewellenlänge der Glasplatte trifft
Wodurch zeichnen Absorptionsmaterialen aus?
- Schallwellen dringen ein und dissidieren
- Meist porös mit geringer Dichte (Schäume, Vlies)
Wodurch zeichnen gute Dämmmaterialen aus?
- Schallwellen werden möglichst reflektiert
- Meist massiv mit hoher Dichte (Beton, Stahl, Glas)
Nenne 3 Hauptquellen für Geräusche im Fahrzeug.
- Antriebseinheit
- Fahrtwind
- Reifen-Fahrbahn Interaktion
Wie erfolgt die Anregung bei Körper- und bei Luftschall?
Körperschall:
- Anregung der Karosserie durch Einzelkräfte
- Biegewellenlänge wird durch Strukturmode bestimmt
Luftschall:
- Anregung der Karosserie durch Luftschallwellen
- Spurwellenlänge wird durch Luftschallwellenlänge
bestimmt
Wie erfolgt die Anregung des Körper- und des Luftschalls durch den Motor und was kann dagegen unternommen werden?
Körperschall:
- Einleitung von Schwingungen über Lagerung, Raum- und
Strukturmoden bestimmen Übertragungsverhalten,
- typ. Frequenzen <400 Hz
- Isolation mittels elastischer Lager
- Verschiebung von Eigenfrequenzen und Moden
Luftschall:
- Luftschall wird von Motoroberfläche abgestrahlt und regt
Strukturflächen an,
- typ. Frequenzen >400Hz,
- Übertragungsverhalten wird durch Strukturdämmung
bestimmt,
- zusätzliche Absorption Erhöhung der Dämmung der Struktur
Welche Geräusche treten durch den Motor auf?
- Gas- und Massenkräfte (Körperschall)
- Getriebe, Kurbeltrieb, Nebenaggregate (Körperschall)
- Verbrennungsgeräusch (Luftschall)
- Ladungswechselgeräusch (Luftschall)
Warum sind Mehrzylindrische Motoren laufruhiger als Einzylindermotoren?
- Massenkräfte reduzieren sich gegenseitig
- Phasen der Kurbelwellenbeschleunigung werden
vervielfacht
Was ist eine Motorordnung?
- Periodendauer von Gas- und Massenkräften ist
Drehzahlabhängig - Massenkräfte führen zur Anregung in Richtung der
Zylinderachse - Motorordnung bezeichnet ein Vielfaches der Drehzahl
des Motors
1. Ordnung → 1 x 6000 min-1 = 100Hz
2. Ordnung → 2 x 6000 min-1 = 200Hz ……
Wodurch entstehen beim 4-Zylinder Motor Massenkräfte 2. Ordnung? Wie können diese ausgeglichen werden? Bei welchen Motoren kann dieses Phänomen vernachlässigt werden?
- Unterschiedliche Kolbengeschwindigkeit bei Aufwärts-
und Abwärtshub - Einbau von Ausgleichswellen → Drehzahl = 2 x
Motordrehzahl - Boxer-Motor und 6-Zylinder Motor
Wie kann der Gaskraftschwankung eine Motorordnung zugeordnet werden?
4-Zylinder: Motorordnung= Zylinderanzahl/2
Wie wird das Antriebsmoment (Einzylinder-Modell) bestimmt?
- Man=rk*Ft
- Verbrennungsdruck – Vektorielle Kraft in Pleuelrichtung - –> Vektorielle Kraft am Kurbelwelle (Tangentialkraft)
Wie ist der Tangentialkraftverlauf bei steigender Zylinderanzahl
- 1-Zylinder = eine starke Anregung pro Periode
- 2-Zylinder = zwei Anregungen pro Periode (720 Grad)
- 4-Zylinder = vier Anregungen pro Periode
Was verursachen Gas- und Massenkräfte?
- Ungleichmäßigen Tangentialkraftverlauf = Laufunruhe
- Bei mehreren Zylindern addieren sich Tangentialkräfte
(zwei Richtungen) - Ausschläge der Tangentialkraft nehmen mit steigender
Zylinderanzahl ab. - 4-Zylinder: Tangentialkraftschwankungen sind periodisch
mit 2. Motorordnung
Wie erfolgt die Geräuschbildung durch die Reifen und wie wird diese Übertragen?
- Durch Strukturdeformation des Reifen
- durch Ungleichförmigkeiten der Fahrbahn und des
Reifens - <300 Hz = Abrollgeräusch als Körperschall übertragen
–> Reduzierung durch modale Verstimmung
>300 Hz = Übertragung der Abrollgeräusche durch Luftschall–> Reduzierung durch Dämmung und Absorption
Nenne Entstehungsmechanismen für Abrollgeräusche.
- Profilklotzaufschlag, Profilklotzausschnappen
- Airpumping → Luft sammelt sich in Rillen, wird
komprimiert und entweicht schlagartig - Schalltrichter Reifen zu Straße = Horneffekt
Wie wirken Reifenhersteller der tonalen Anregung entgegen?
Unterschiedlich lange Blöcke um tonale Anregung zu „verschmieren“
Was versteht man unter Kavitätsschwingung und wie kann dem entgegengewirkt werden?
Beim Abrollen werden Luftmoleküle im Reifeninneren angeregt. Vor allem, wenn Luftsäule in der ersten Raummode schwingt.
Absorber im Reifeninneren helfen
Welche Vor- und Nachteile entstehen durch den Flüsterasphalt? Wie zeichnet dieser sich aus?
- Offenporiger Asphalt (verringert Airpumping)
- Schallabstrahlungseffizienz des Schalltrichters sinkt
- Erhöhte Strukturschwingungsanregung durch
Fahrbahntextur muss vermieden werden.
Worin unterscheiden sich System- und Signalanalyse?
- Auswertung der Systemantwort ohne Kenntnis der
Anregung (Beispiel: Betriebsschwingungsanalyse) - Bestimmung von Systemeigenen Eigenschaften,
- Analyse basiert auf Übertragungsfunktion, bei linearen
Systemen ist die Übertragungsfunktion eine unabhängige
Größe = Modalanalyse, Tranferpfadanalyse
Wozu dient die Frequenzanalyse eines Signals?
Frequenzgehalt einzelner Signale interessanter für die Optimierung als ursprüngliches Zeitsignal, da Ursachen leichter bestimmbar
Gegenmaßnahmen können gezielt eingeleitet werden
Wodurch wird die Identifizierung möglicher Ursachen durch Grafiken erleichtert?
Durch ein Campbell Diagramm Zuordnung von Signalen zu markanten Bereichen (Motorordnungen)
Was versteht man unter der Ordnungsanalyse?
- Aufteilung von Kräften in Anteile, die einer
Motorordnung zugehörig sind! - Erregerkräfte können Signalanteilen der
Motorordnungen können identifiziert werden
Wie erfolgt die gezielte Optimierung mittels der Ordnungsanalyse?
- Dort wo sich Gesamtpegel und Schallpegel der 2.
Ordnung überlagern, kann optimiert werden. - Peaks im Verlauf will man eliminieren, Bsp.: mit
Ausgleichswellen
Was versteht man unter der Betriebsschwingungsanalyse?
- Lastabhängiges Schwingverhalten in untersch.
Betriebsbereichen - Betriebsschwingung = Linearkombination der
Eigenmoden
Welche Möglichkeiten eröffnet die Modalanalyse?
Strukturbeschreibung mittels Eigenmoden (analytisch oder experimentell)
- Niederfrequent: einfache Analyse
- Hochfrequent = sehr aufwendig
Wie erfolgt die Signalanalyse mit dem Source-Path-Receiver Modell und wie kann das Übertragungsverhalten beschrieben werden?
- Source = dynamische Erregerkräfte
- Path = Strukturdynamik des Fahrzeugs
- Path = Fluiddynamik des Fahrzeuginnenraums
- Receiver = Schalldruck an Ohrposition
Beschreibung durch Übertragungsfunktion, System wird als Black-Box betrachtet
Was kommt rein, was geht raus
Welche Eingriffe ergeben sich durch die Transferpfadanalyse zur Optimierung der Transferpfade
Eigenfrequenzen kritischer Strukturmoden können verschoben werden
Starke Koppelung, wenn Eigenfrequenz von Struktur und Fluid zusammenfällt, –> VERMEIDEN
Nenne Maßnahmen zur Reduzierung des Schalls durch Energiereflektion!
Isolation (Körperschall):
- Motorlager, Fahrwerkslager, Komponentenlager
Dämmung (Luftschall):
- Stirnwandisolation, Teppiche, Scheiben, Karosserie
Nenne Maßnahmen zur Reduzierung des Schalls durch Energiedissipation!
Dämpfung (Körperschall):
- Deadener im Karosseriebereich, Motorlager, Tilger
(Schwingungsdämpfer)
Absorption (Luftschall):
- Teppiche, Dachhimmel, Sitze, Motorraumabsorber
Nenne Kriterien zur Ausführung NVH-relevanter Maßnahmen
- Kosten
- Gewicht
- Bauraum
- Umweltverträglichkeit
- Kundenanforderungen
- Komplexität der Kontruktion
Welche Analyseform wird häufig zur effizienten Abstimmung von NVH-Problemen eingesetzt?
Source-Path-Receiver Modell
Wo können Geräuschminderungen eingeleitet werden und welche Nebeneffekte werden erzielt?
- An Geräuschquelle am Effektivsten, kann Gewicht und
Kosten des NVH Packages senken - Am Übertragungspfad, Transferpfadanalyse notwendig,
Gewicht und Kosten berücksichtigen - Am Empfänger/Ohr kaum umsetzbar
Nenne typische Bauteile des NVH-Packages.
- Hood (Motorhaube)
- Headliner (Dachhimmel)
- Door Trim
- Teppich
- Verklebbare Dämpfer
- Radkastenabsorber
Wofür steht NVH. Ordne jedem einen Frequenzbereich zu und ein Beispiel zu.
Noise / Geräusch: 20 Hz - 20kHz (Brummen, Nageln, Verbrennung, Windgeräusche)
Vibration / Schwingungen: < 100 Hz (Stuckern, Leerlaufschütteln)
Harshness / Rauigkeit: 20 Hz - 100 Hz (Übergangsbereich, Schall und Schwingung gleichzeitig wahrnehmbar) –> (Dröhnen, Zittern)
Nenne Geräuscheigenschaften von Brummen.
- tiefer Frequenzbereich
- schmale Bandbreite
- tonale Geräuschart
- Entstehung: Motor und Abgasanlage
Nenne Geräuscheigenschaften vom Diesel-Nageln.
- hoher Frequenzbereich
- schmale Bandbreite
- Impulshafte Geräuschart
- Entstehung: Zylinder
Nenne Geräuscheigenschaften vom Pfeifen.
- hoher Frequenzbereich
- schmale Bandbreite
- tonale Geräuschart
- Entstehung: Turbolader
Nenne Geräuscheigenschaften vom Kreischen.
- hoher Frequenzbereich
- schmale Bandbreite
- stochastische Geräuschart
- Entstehung: Lichtmaschine
Nenne Schnittstellen der NVH-Entwicklung.
- Chassis
- Karosserie
- Motor- Getriebeverbung (Antriebsstrang)
- Innenraumbauteile
