C: Integrative Bauelemente

C02 – Integrierte Fluidaktoren

Wie können fluidische Aktoren in ein Tragwerk integriert werden und wie können diese Spannungen und Verformungen reduzieren sowie das Schwingungsverhalten beeinflussen?

Eine Möglichkeit, um auf veränderliche Einwirkungen zu reagieren, stellen adaptive Tragwerke dar. Dabei werden durch Aktoren erzeugte Kräfte gezielt in das Tragwerk geleitet. Auf diese Weise werden Spannungen und Verformungen im Bauteilinneren erzeugt, die den durch die äußeren Einwirkungen hervorgerufenen Spannungen und Verformungen entgegenwirken. Somit verringern sich insgesamt die Spannungen sowie die Gesamtverformung des Bauteils.

Bei den bisher erforschten Aktuierungskonzepten werden die Aktorkräfte über Oberflächen und Ränder in das Tragwerkselement eingeleitet werden und manipulieren dieses als Ganzes. Durch die Integration von Aktoren in das Tragwerkselement ist es möglich dieses lokal zu beeinflussen.

Die zentrale Fragestellung im Teilprojekt C02 lautet damit:

Wie können fluidische Aktoren in ein Tragwerk integriert werden und wie können diese Spannungen und Verformungen reduzieren?

Ziel des Teilprojekts ist es, ein lineares, biegebeanspruchtes Tragwerkselement mit integrierten Fluidaktoren zu entwickeln und die Manipulation des Tragverhaltens experimentell nachzuweisen.

Innerhalb des SFBs erarbeitet das Teilprojekt C02 ein neuartiges Konzept für die Aktuierung einer primären Tragstruktur. Bei der Erforschung möglicher Konstruktionsprinzipien und bei der Bauteilintegration der bauteilintegrierten Fluidaktoren wird wissenschaftliches Neuland betreten. Die Entwicklung der Fluidaktoren und deren Integration in ein Tragwerkselement sind eng miteinander verbunden und geschieht in Zusammenarbeit der jeweiligen Fachdisziplinen.

Das Adaptionsverhalten eines Betonbiegebalkens mit integrierten Aktoren wurde zunächst simulativ untersucht. Anhand von Versuchen wurde die Simulationsergebnisse experimentell evaluiert. Hierbei konnte nachgewiesen werden, dass die lokale Aktuierung eines Betonbalkens mit integrierten Fluidaktoren möglich ist. Weiterhin konnte die Durchbiegung des belasteten Betonbalkens vollständig kompensiert werden.

Experimentelle Untersuchung eines adaptiven Biegeträgers mit integrierten fluiden Aktoren
Experimentelle Untersuchung eines adaptiven Biegeträgers mit integrierten fluiden Aktoren

Teilprojektleiter

  • Prof. Dr.-Ing. Hansgeorg Binz, Institut für Konstruktionstechnik und Technisches Design
     
  • Prof. Dr.-Ing. Dr.-Ing. E. h. Dr. h.c. Werner Sobek, Institut für Leichtbau Entwerfen und Konstruieren

Ansprechpersonen

Dieses Bild zeigt  Timon Burghardt
M.Sc.

Timon Burghardt

Wissenschaftlicher Mitarbeiter

Dieses Bild zeigt  Christian  Kelleter
Dipl.-Ing.

Christian Kelleter

Wissenschaftlicher Mitarbeiter

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