Kossel_studienarbeit.pdf 1.4 MB - Institut für Strömungsmechanik ...

4.3 Modellansätze mit Volleinspannung und Massenpunkt
Als Alternative zu den Biegefedern wird den Modellen am Fuß ein Massenpunkt
hinzugefügt, um die zu hohe Steifigkeit der Volleinspannung auszugleichen und
gleichzeitig das Gewicht der Platte am Pfahlfuß mit einzubeziehen. Die Masse wird
so gewählt, dass wieder die geforderte Eigenfrequenz in Luft von 10,37 Hz erreicht
wird.
a) b) c) d)
Massenpunkt m = 20,9 kg m = 44,7 kg
( Plattendicke) ( 3,6 cm) ( 7,6 cm)
f trocken 13,12 Hz 16,19 Hz 10,37 Hz 10,37 Hz
f Wasser (C M = 1) 8,90 Hz 10,86 Hz 7,88 Hz 8,47 Hz
f Wasser (C M = 2)
6,59 Hz
8,72 Hz 6,60 Hz 7,33 Hz
Abb. 4.6: FE-Modelle mit Massenpunkt und ihre Eigenfrequenzen
4.4 Ergebnisdiskussion
Es zeigt sich, dass die Modelle generell gute Ergebnisse liefern. Das kurze Modell
(Abb. 4.6 d)) liefert die besten Ergebnisse, was auf den Einfluss des Flansches 0,5 m
unter dem Pfahlkopf zurückzuführen ist, der durch die Verkürzung des Pfahles
berücksichtigt wird. Es zeigt sich ein signifikanter Einfluss der Wassermasse, deren
grundlegende Charakteristik mit dem gewählten Ansatz gut wiedergegeben wird.
Die Ursachen der bestehenden Abweichungen der Berechnungen am Modell zu den
Versuchen im Großen Wellenkanal können anhand der hier benutzten Systeme nicht
eindeutig zugeordnet werden. Die Volleinspannung des Pfahles zeigt sich als zu
steif, bei der Modellierung des Zylinders wurden Vereinfachungen in Bezug auf die
19