Ondoua Ebengué, Serge Parfait (2016)
Beschreibung und Bewertung der Unsicherheit in der Ermittlung der Stellkräfte und -wege von piezoelektrischen Stapelaktuatoren in aktiven lasttragenden Systemen.
Technische Universität Darmstadt
Ph.D. Thesis, Primary publication, Publisher's Version
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Text
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Item Type: | Ph.D. Thesis | ||||
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Type of entry: | Primary publication | ||||
Title: | Beschreibung und Bewertung der Unsicherheit in der Ermittlung der Stellkräfte und -wege von piezoelektrischen Stapelaktuatoren in aktiven lasttragenden Systemen | ||||
Language: | German | ||||
Referees: | Melz, Prof. Tobias ; Rinderknecht, Prof. Stefan | ||||
Date: | 14 October 2016 | ||||
Place of Publication: | Darmstadt | ||||
Date of oral examination: | 13 April 2016 | ||||
Abstract: | Ein Ansatz aus dem von der DFG gefördeten Sonderforschungsbereich SFB 805 „Beherrschung von Unsicherheit in lasttragenden Systemen des Maschinenbaus“ an der Technischen Universität Darmstadt beschreibt und bewertet Unsicherheit und bietet Lösungsansätze zur Beherrschung von Unsicherheit. Die vorliegende Arbeit stellt eine Erprobung dieses Ansatzes zur Beschreibung und Bewertung von Eigenschaftsstreuung als Unsicherheit in der rechnerischen Ermittlung der Stellkräfte und -wege bzw. der Arbeitspunkte eines piezoelektrischen Stapelaktuators mit seinem Arbeitsdiagramm vor. Als Beispielsystem dient ein aktives System, in dem ein piezoelektrischer Stapelaktuator eine laterale aktive Kraft in einen Balken einleitet. Die Beschreibung der Streuungen in den Aktuator- und Balkeneigenschaften im Arbeitsdiagramm und die numerische Bewertung ihrer Einflüsse auf die nominalen Arbeitspunkte mit Worst-Case Analysen und Monte Carlo-Simulationen liefern eine Unsicherheitsregion um jeden nominalen Arbeitspunkt und die darin vorkommenden Verteilungen der Arbeitspunkte. Jede Unsicherheitsregion zeigt mit zunehmender mechanischer Vorspannkraft und elektrischer Betriebsspannung am Stapelaktuator einen linearen und nichtlinearen steigenden Verlauf. Die Arbeitspunkte mehrerer baugleicher Stapelaktuatoren und Balken werden in einem experimentellen System für quasistatische und dynamische elektrische Betriebsspannungen gemessen, um die Ergebnisse der Worst-Case Analysen und Monte Carlo-Simulationen zu validieren. Die gemessenen Stellkräfte und -wege sind aufgrund von Faktoren wie Nichtlinearitäten imWerkstoff der Aktuatoren, Einfluss der mechanischen Vorspannkraft auf die Steifigkeit eines Stapelaktuators und endliche Steifigkeit des experimentellen Systems bis zu 33% und 35% geringer als ihre angenommene Werte. Eine Modellanpassung des Arbeitsdiagramms mit mehrdimensionalen Regressionen wird vorgestellt, um eine Überschätzung der Stellkräfte und -wege eines Stapelaktuators zu vermeiden. Die erzielten numerischen und experimentellen Ergebnisse zeigen das Potential des neuen Ansatzes vom SFB 805, die Variationen in den Stellkräften und -wegen piezoelektrischer Stapelaktuatoren aufgrund von Eigenschaftsstreuung zu beschreiben und zu bewerten. |
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Alternative Abstract: |
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Status: | Publisher's Version | ||||
URN: | urn:nbn:de:tuda-tuprints-56757 | ||||
Classification DDC: | 600 Technology, medicine, applied sciences > 600 Technology 600 Technology, medicine, applied sciences > 620 Engineering and machine engineering |
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Divisions: | 16 Department of Mechanical Engineering > Research group System Reliability, Adaptive Structures, and Machine Acoustics (SAM) | ||||
Date Deposited: | 14 Oct 2016 14:04 | ||||
Last Modified: | 10 Nov 2023 10:46 | ||||
URI: | https://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/id/eprint/5675 | ||||
PPN: | 387883991 | ||||
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