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Die Erfindung betrifft eine energieautarke, adaptive Tragwerksstruktur.
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Ein Bauwerk, bspw. ein Hochhaus oder eine Brücke, weist als tragende Struktur ein sog. Tragwerk mit einer Vielzahl von Traggliedern auf, welches für die Stabilität des Bauwerkes verantwortlich ist. Das Tragwerk eines Gebäudes besteht in der Regel bspw. aus Decken, Balken, Stützen, Wänden und der sog. Gründung. In der Baustatik sind im Wesentlichen zwei Gruppen von Tragwerken bekannt:
- – ”Stabwerke bzw. Fachwerke”, bei denen die Tragglieder im Wesentlichen als Verstrebungen, Stäbe, Träger, Stützen und/oder Rahmen ausgebildet sind.
- – ”Flächentragwerke”, bestehend aus Platten, Scheiben, Schalen und/oder Membranen.
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Diese kurze Aufzählung ist rein exemplarisch. Je nach Anwendung, d. h. je nachdem, welche Art von Bauwerk zu errichten ist, sind natürlich auch andere Tragwerke mit anderen Tragwerksgliedern denkbar.
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Entsprechendes gilt für tragende Strukturen in anderen Anwendungen, bspw. im Fahrzeug- und Maschinenbau, wo die entsprechenden Rahmen während des Betriebes des Fahrzeugs oder der Maschine Vibrationen und Erschütterungen erfahren.
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Gemein ist sämtlichen derartigen Tragwerken, dass sie aus Stabilitätsgründen einerseits die nötige Steifigkeit aufweisen müssen. Andererseits muss aber auch bspw. im Falle von durch Stürme, Erdbeben oder einfach durch den Betrieb der das Tragwerk aufweisenden Maschine ausgelösten Vibrationen und Schwingungen eine gewisse Nachgiebigkeit sowie eine Anpassungs- und Schwingungsfähigkeit des Tragwerks gegeben sein. Insbesondere für letztere Anforderung ist es notwendig, das Tragwerk mit speziellen Aktoren auszustatten, die jedoch aufwändig an eine entsprechende Energieversorgung angebunden werden müssen.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Tragwerksstruktur und ein Verfahren zum Betreiben einer solchen anzugeben, mit der die oben genannten Anforderungen erfüllt werden.
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Diese Aufgabe wird durch die in den unabhängigen Ansprüchen angegebenen Erfindungen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
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Zur Lösung der Aufgabe wird eine adaptive Tragwerksstruktur mit einer Vielzahl von Tragwerksgliedern vorgeschlagen, wobei zumindest zwei der Tragwerksglieder über ein verformbares Modul, insbesondere über ein Piezoelement, derart miteinander verbunden sind, dass
- – bei einer Verformung der Tragwerksstruktur eine Krafteinwirkung auf das Modul erzeugbar ist und
- – über eine gezielte Verformung des Moduls die Steifigkeit und/oder die Form der Tragwerksstruktur einstellbar ist.
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Das Modul ist wahlweise betreibbar
- – entweder als Generatormodul in einem Generatormodus, in dem das Modul bei Krafteinwirkung zumindest eines der mit dem Modul verbundenen Tragwerksglieder auf das Modul Energie, insbesondere elektrische Energie, erzeugt,
- – oder als Aktormodul in einem Aktormodus, in dem über eine von einer Steuer- und Regelvorrichtung veranlassbare, gezielte Verformung des Moduls die relative Lage der über das Modul miteinander verbundenen Tragwerksglieder einstellbar und/oder stabilisierbar ist.
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In einer alternativen Ausführung der adaptiven Tragwerksstruktur mit einer Vielzahl von Tragwerksgliedern sind zumindest zwei der Tragwerksglieder über ein verformbares Generatormodul, insbesondere über einen Piezogenerator, derart miteinander verbunden, dass bei einer Verformung der Tragwerksstruktur eine Krafteinwirkung auf das Generatormodul erzeugbar ist, wobei das Genertormodul in einem Generatormodus betreibbar ist, in dem das Genertormodul bei Krafteinwirkung zumindest eines der mit dem Genertormodul verbundenen Tragwerksglieder auf das Genertormodul Energie, insbesondere elektrische Energie, erzeugt. Außerdem sind zumindest zwei der Tragwerksglieder über ein verformbares Aktormodul, insbesondere über einen Piezoaktor, miteinander verbunden, wobei das Aktormodul in einem Aktormodus betreibbar ist, in dem über eine von einer Steuer- und Regelvorrichtung veranlassbare, gezielte Verformung des Aktormoduls die relative Lage der über das Aktormodul miteinander verbundenen Tragwerksglieder zueinander einstellbar und/oder stabilisierbar ist.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die über das Generatormodul miteinander verbundenen Tragwerksglieder derart an das Generatormodul angekoppelt, dass eine relative Bewegung dieser Tragwerksglieder zueinander die Verformung des Generatormoduls bewirkt.
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Weiterhin ist die Steuer- oder Regelvorrichtung ausgestaltet ist, um
- – im Aktormodus mit Hilfe eines Steuersignals die gezielte Verformung des Aktormoduls zu bewirken und/oder
- – im Generatormodus eine vom Generatormodul erzeugte Energie in einem Energiespeicher zu speichern und/oder an einen elektrischen Verbraucher weiter zu leiten.
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Dabei ist der elektrische Verbraucher das Modul im Aktormodus, wobei die im Energiespeicher gespeicherte Energie zur gezielten Verformung des Moduls im Aktormodus nutzbar ist. Damit wird letztlich erreicht, dass die adaptive Tragwerksstruktur energieautark betrieben werden kann, d. h. es ist keine zusätzlich Energieversorgung von außen nötig. Dementsprechend kann bspw. der Aufwand zur Verkabelung gering gehalten werden.
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Des Weiteren weist die Tragwerksstruktur vorteilhafterweise zumindest einen Sensor auf, der mit der Steuer- oder Regelvorrichtung verbunden ist und mit dem eine Lageänderung einzelner oder mehrerer der Tragwerksglieder detektierbar ist. Die Steuer- oder Regelvorrichtung ist derart ausgebildet, dass sie bei Detektion einer Lageänderung einzelner oder mehrerer der Tragwerksglieder das Modul im Aktormodus in Abhängigkeit von der detektierten Lageänderung regelt, wobei durch die entsprechende gezielte Verformung des Moduls im Aktormodus der Lageänderung insbesondere entgegen gewirkt wird.
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Dabei ist speziell das Modul im Generatormodus als Sensor verwendbar, wobei die Steuer- oder Regelvorrichtung ausgebildet ist, um anhand der vom Modul im Generatormodus erzeugten Energie, insbesondere anhand der erzeugten elektrischen Spannung, die Lageänderung einzelner oder mehrerer der Tragwerksglieder zu berechnen.
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Weiterhin ist zusätzlich an zumindest einem der Tragwerksglieder ein weiteres Modul angebracht, welches zumindest im Generatormodus betreibbar ist.
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In einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Steuerung oder Regelung einer Steifigkeit und/oder einer Form einer erfindungsgemäße adaptiven Tragwerksstruktur steuert die Steuer- und Regelvorrichtung das Modul im Aktormodus mit einem Steuersignal S an und bewirkt so eine gezielte Verformung des Moduls im Aktormodus, wobei durch die gezielte Verformung die relative Lage der über das Modul im Aktormodus miteinander verbundenen Tragwerksglieder zueinander eingestellt und/oder stabilisiert wird. Alternativ oder zusätzlich wird die vom Modul im Generatormodus erzeugte Energie einem Energiespeicher zugeführt und/oder von der Steuer- und Regelvorrichtung dazu genutzt, um das Modul im Aktormodus anzusteuern und mit Energie zu versorgen.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird das Steuersignal S in Abhängigkeit von einer von einem Sensor detektierten Lageänderung zumindest eines der Tragwerksglieder erzeugt, insbesondere in Abhängigkeit von einer Lageänderung des Tragwerksgliedes relativ zu einem weiteren Tragwerksglied der Tragwerksstruktur.
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Dabei wird das Modul im Generatormodus als Sensor verwendet, wobei in der Steuer- und Regeleinrichtung aus dem Ausgangssignal des Moduls im Generatormodus das Steuersignal S berechnet wird.
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Zusammenfassend handelt es sich bei der Erfindung also um eine Tragwerksstruktur mit einer energieautarken, regelbaren Steifigkeit und/oder Form, die bspw. als Strukturbauteil insbesondere im Hinblick auf Leichtbau und/oder Formkontrolle einsetzbar ist. Weiterhin ist aufgrund der Regelbarkeit bspw. eine aktive Vibrations- und Geräuschminderung aufgrund von Schwingungen möglich. Ein Aspekt der Erfindung besteht darin, dass das Generatormodul und das Aktormodul eine Einheit bilden, wobei bspw. ein aktives Piezo-Bauelement beide Funktionen bedienen kann.
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Die erfindungsgemäße energieautarke, adaptive Tragwerksstruktur bietet die folgenden Vorteile:
- – Energieautarke, aktive Schwingungs- und Formkontrolle
- – Leichtbau
- – Energiegewinnung für applizierte Aktoren/Sensoren
- – Vermeidung von mechanischen Überlastungen (”health monitoring”)
- – Verbesserung von Lebensdauer und Zuverlässigkeit
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus dem im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiel sowie anhand der Zeichnungen.
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Dabei zeigt:
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1 eine Tragwerksstruktur mit Piezoelementen.
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Die 1 zeigt eine Tragwerksstruktur 100, die bspw. Teil einer (nicht dargestellten) Brücke sein kann. Die Tragwerksstruktur weist eine Vielzahl von Tragwerksgliedern 111–116 auf, die in Tragwerksknoten 121–125 miteinander verbunden sind, so dass die Tragwerksstruktur 100 die benötigte Stabilität aufweist. Im gezeigten Beispiel sind als Tragwerksglieder 111–116 rein exemplarisch Diagonalstreben 111–114 sowie Längsträger 115, 116 dargestellt. Andere Arten von Tragwerksgliedern, wie etwa die einleitend erwähnten Verstrebungen, Stäbe, Träger, Stützen, Rahmen etc. können natürlich je nach gewünschter Anwendung, Stabilität und Tragkraft der Tragwerksstruktur 100 auch verbaut sein. Auch kann die Tragwerksstruktur noch einfacher aufgebaut sein, als in der 1 dargestellt. Bspw. könnten lediglich zwei Tragwerksglieder vorgesehen sein.
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In den Tragwerksknoten 121–125 sind jeweils mehrere der Tragwerksglieder 111–116 miteinander verbunden, um die Steifigkeit der Tragwerksstruktur 100 herzustellen. Bspw. sind im Tragwerksknoten 123 die Diagonalstreben 112, 113 und der Längsträger 115 miteinander verbunden. Hierzu sind in den Tragwerksknoten 121–125 Einrichtungen 131–135 vorgesehen, an die die Tragwerksglieder 111–116 bspw. mechanisch angebunden sind.
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Darüber hinaus sind jeweils zwei der Diagonalstreben mit Hilfe von verformbaren Piezoelementen miteinander verbunden: Bspw. ist das Diagonalelement 111 über ein Piezoelement 131 an das Diagonalelement 112 gekoppelt, während letzteres über ein Piezoelement 132 an das Diagonalelement 113 gekoppelt ist. Weiterhin ist das Diagonalelement 114 überein Piezoelement 133 an den Längsträger 116 gekoppelt. Weitere Verbindungen unterschiedlicher Tragwerksglieder miteinander sind natürlich möglich, der Übersichtlichkeit wegen aber nicht in der Figur dargestellt.
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Zusätzlich sind an den Längsträgern 115, 116 weitere Piezoelemente 141–145 vorgesehen. Diese können insbesondere zur Versteifung der evtl. flächenartigen Strukturelemente (Schalen etc.) und zur Energiegewinnung genutzt werden.
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Diese Piezoelemente 131–133, 141–145 sind insbesondere als piezokeramische Elemente realisiert.
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Derartige Piezoelemente eignen sich bekanntermaßen zum Einen in ihrer Eigenschaft als Aktor dazu, eine Lageveränderung Δp zu erzeugen, indem eine Spannung U angelegt wird. Zum Anderen ist bekannt, dass an einem Piezoelement in seiner Eigenschaft als Generator eine elektrische Spannung U abgreifbar ist, wenn eine Kraft F auf das Element wirkt. Demzufolge kann ein Piezoelement einerseits eingesetzt werden, um die relative Lage zweier mit dem Piezoelement verbundener Bauteile, in vorliegenden Fall die Tragwerksglieder, zueinander zu verändern. Andererseits kann dasselbe Piezoelement bei entsprechender Beschaltung bzw. Verkabelung als Generator genutzt werden, der eine relative Bewegung der durch das Piezoelement miteinander verbundenen Bauteile zueinander in eine elektrische Spannung umsetzt. Unter einer ”relativen Bewegung zueinander” werden dabei sowohl Verschiebungen der beiden Tragwerksglieder zueinander in den drei Raumdimensionen verstanden, als auch Verdrehungen oder andere Winkelveränderungen, bspw. wenn die Längsachsen der beiden Tragwerksglieder gegeneinander verkippt werden.
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Piezoelemente können bspw. in Form eines Piezo-Plättchens, eines Piezo-Biegewandlers oder eines Piezo-Torsionswandlers realisiert sein:
- – Das Piezo-Plättchen bzw. ein aus mehreren Piezo-Plättchen zusammengesetzter Piezo-Stapel (”piezo-stack”) reagiert auf das Anlegen einer Spannung U damit, dass es sich bspw. in Dickenrichtung ausdehnt und in Querrichtung zusammenzieht (oder umgekehrt). Andererseits lässt sich am Piezo-Plättchen eine Spannung U abgreifen, wenn eine Kraft F auf das Plättchen wirkt.
- – Der Piezo-Biegewandler bzw. der Piezo-Torsionswandler verbiegt bzw. verwindet sich beim Anlegen einer Spannung U. Andererseits lässt sich auch am Piezo-Biegewandler bzw. am Piezo-Torsionswandler eine Spannung U abgreifen, wenn eine Kraft F bzw. ein entsprechendes Drehmoment M auf den Wandler wirkt.
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Die Piezoelemente 131–133 sind bspw. in Form von Piezostapeln ausgebildet, während die Piezoelemente 141–145 als Biegewandler ausgebildet sind.
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Eine solche Kraft F, die in einer abgreifbaren Spannung U resultiert, kann bspw. dadurch hervorgerufen werden, dass zwei mit dem Piezoelement verbundene Bauteile relativ zueinander bewegt werden, wobei unter einer Bewegung bspw. eine Verschiebung, Verdrehung und/oder Verbiegung verstanden werden kann.
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Eine mechanische Last 150, die bspw. wie durch den Pfeil symbolisiert von oben auf die Tragwerksstruktur 100 drückt, resultiert in einer Verformung der Tragwerksstruktur 100. Im in der Figur gezeigten Beispiel würde die Formänderung aufgrund der Last 150 bspw. eine Verbiegung der Tragwerksstruktur 100 nach unten umfassen, einhergehend mit entsprechenden Kraftwirkungen auf die Piezoelemente 131–133 sowie mit Verformungen (Verbiegen, Strecken und/oder Stauchen) der Piezoelemente 141–145. Bspw. würde das Piezoelement 133, das das Diagonalelement 114 mit dem Längsträger 116 koppelt, bei einer solchen Krafteinwirkung gestaucht. Ähnliches gilt für die Piezoelemente 132, 133.
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Diese Kraftwirkung auf die Piezoelemente 131–133 verursacht in einem Generatormodus, dass an entsprechenden elektrischen Anschlüssen (nicht dargestellt) an den Piezoelementen 131–133 Spannungen U131–U133 abgegriffen werden können.
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Darüber hinaus werden die als Biegewandler ausgebildeten Piezoelemente 141–145 entsprechend der Verformung der Tragwerksstruktur 100 verbogen, so dass auch an ihnen entsprechende Spannungen U141–U145 abgreifbar sind.
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Die Spannungen U131–U133 und U141–U145 werden im Generatormodus einer Steuer- und Regeleinrichtung 200 zugeführt, die an einem Träger 117 der Tragwerksstruktur 100 angebracht ist. Hierzu werden die lediglich angedeuteten Leitungen 201 verwendet, die die Piezoelemente 131–133 und 141–145 mit der Steuer- und Regeleinrichtung 200 verbinden und die bspw. an oder in den Tragwerksgliedern verlaufen können. In der Steuer- und Regeleinrichtung 200 kann die den Spannungen U entsprechende elektrische Energie E einem Energiespeicher 202, bspw. ein Akku oder ein Kondensator, gespeichert und/oder direkt einem elektrischen Verbraucher (nicht dargestellt) zugeführt werden.
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Vorteilhafterweise sind die Piezoelemente 131–133 und/oder 141–145 nicht nur wie soeben beschrieben in einem ersten Modus als Generator nutzbar, sondern auch in einem zweiten Modus in ihrer Eigenschaft als Aktor, dessen Form oder räumliche Ausdehnung über die an den Aktor angelegte Spannung einstellbar ist.
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Der Zweck des Aktormodus liegt insbesondere darin, mit Hilfe der Piezoelemente eine aktive Kontrolle der Steifigkeit der Tragwerksstruktur 100 zu erzielen und/oder einer Formänderung der Tragwerksstruktur 100, bspw. ausgelöst durch äußere Einflüsse, entgegen zu wirken, wodurch die Formänderung ausgeglichen wird oder evtl. Schwingungen und Vibrationen der Tragwerksstruktur 100 gedämpft werden.
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Der Zweck des Generatormodus liegt insbesondere darin, Verformungen der Tragwerksstruktur 100 zur Erzeugung von elektrischer Energie zu nutzen. Zusätzlich können in der Steuer- und Regeleinrichtung im Generatormodus anhand der abgreifbaren Spannungen Rückschlüsse auf die auf die Tragwerksstruktur 100 bzw. auf die mit dem Piezoelement verbundenen Tragwerksglieder wirkenden Kräfte gezogen werden. Diese Informationen können zur gezielten Ansteuerung der Piezoelemente im Aktormodus genutzt werden, um der Verformung der Tragwerksstruktur gezielt entgegen zu wirken.
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Im Aktormodus werden ausgewählten der Piezoelemente 131–133, 141–145 (oder sogar allen Piezoelementen) von der Steuer- und Regeleinrichtung 200 über die Leitungen 201 Steuersignale S bspw. in Form von Spannungssignalen zugeführt, die eine Änderung der Form oder der räumlichen Ausdehnung der ausgewählten Piezoelemente und damit eine gezielte Beeinflussung bzw. Kontrolle der Form und/oder insbesondere der Steifigkeit der Tragwerksstruktur 100 bewirken. Grundsätzlich ist es naturlich möglich, sämtliche Piezoelemente 131–133, 141–145 anzusteuern. Es kann aber auch sinnvoll sein, nur eine bestimmte Untermenge der Piezoelemente 131–133, 141–145 auszuwählen, um die Steifigkeit und/oder Form der Tragwerksstruktur 100 gezielt einzustellen.
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Hiermit lässt sich bspw. für den Fall, dass eine dynamische, d. h. zeitlich variierende Last 150 auf die Tragwerksstruktur 100 wirkt, die eine ungewollte Schwingung der Tragwerksstruktur 100 erzwingt, eine Dämpfung der Schwingung erreichen. Allgemeiner ausgedrückt ist hiermit eine aktive Kontrolle der Steifigkeit der Tragwerksstruktur 100 möglich. Dabei ist eine Kontrolle bzw. Regelung natürlich nicht nur bei dynamischen Lasten möglich, sondern auch bei statischen Auslenkungen, die bspw. aufgrund einer auf der Tragwerksstruktur 100 abgestellten Masse hervorgerufen sein können. In diesem Fall kann mit Hilfe der im Aktormodus betriebenen Piezoelemente und Steuer- und Regeleinrichtung 200 die durch die Masse bewirkte Auslenkung wieder ausgeglichen werden.
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Die Vorgabe, ob das System bestehend aus den Piezoelementen und der Steuer- und Regeleinrichtung im Aktormodus oder im Generatormodus betrieben wird, erfolgt idealerweise automatisch durch die Steuer- und Regeleinrichtung. Hierzu ist ein Sensor 300 an der oder im Umfeld der Tragwerksstruktur 100 vorgesehen, der mit der Steuer- und Regeleinrichtung 200 verbunden ist und der eine Detektion einer Lageänderung, einer Formänderung oder von Schwingungen der Tragwerksstruktur 100 erlaubt. Allgemeiner ausgedrückt detektiert der Sensor 300 eine Zustandsänderung der Tragwerksstruktur.
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Im gezeigten Beispiel handelt es sich also um einen ortsfesten Abstandssensor 300, der kontinuierlich oder in bestimmten zeitlichen Abständen den Abstand zwischen sich und bspw. den Tragwerksgliedern 114, 115, 116 misst und die Messwerte der Steuer- und Regeleinrichtung 200 zuführt. In Abhängigkeit von den Messwerten wird in der Steuer- und Regeleinrichtung 200 entschieden, ob es notwendig ist, das System im Aktormodus zu betreiben, oder ob evtl. Auslenkungen der Tragwerksglieder genutzt werden können, um im Generatormodus elektrische Energie zu erzeugen. Im einfachsten Fall überwacht der Sensor 300 also lediglich die Position bzw. die Lage zumindest eines der Tragwerksglieder, bspw. über eine Messung des Abstandes zwischen Sensor 300 und Tragwerksglied 114. Bei einer Abstandsänderung empfängt die Steuer- und Regeleinrichtung 200 ein entsprechendes Sensorsignal und kann in Reaktion hierauf ein Steuersignal S an das Piezoelement 133 schicken, welches zumindest das Piezoelement 133 in den Aktormodus versetzt und eine Verformung, bspw. eine Ausdehnung, des Piezoelementes 133 bewirkt, die der detektierten Änderung entgegen wirkt.
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Die im Generatormodus erzeugte und in der Energiespeichereinrichtung 202 gespeicherte Energie kann bspw. im Aktormodus genutzt werden, um die Piezoelemente mit Energie zu versorgen.
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Grundsätzlich sind natürlich unterschiedliche Vorgaben denkbar, unter welchen Voraussetzungen sich das System in welchem Modus befindet. Bspw. könnte vorgesehen sein, dass bei Vorliegen einer dynamisch wechselnden mechanischen Belastung der Generatormodus vorgezogen wird. Auch ist es möglich, gleichzeitig einige der Piezoelemente im Generatormodus und andere der Piezoelemente im Aktormodus zu betreiben. Die an den im Generatormodus betriebenen Piezoelementen abgreifbaren Spannungen können dabei in zweierlei Weise genutzt werden: Zum Einen kann die erzeugte Energie dem Energiespeicher und/oder den im Aktormodus befindlichen Piezoelementen zugeführt werden. Zum Anderen können die abgreifbaren Spannungen auch dazu genutzt werden, um Rückschlüsse auf die in der Tragwerksstruktur 100 wirkenden Kräfte zu ziehen. Basierend auf diesen Rückschlüssen bzw. auf den so ermittelten wirkenden Kräften können dann die Steuersignale für die im Aktormodus betriebenen Piezoelemente erzeugt werden. Demzufolge können alternativ oder zusätzlich zum Sensor 300 auch die im Generatormodus betriebenen Piezoelemente 131–133, 141–145 selbst als Sensoren verwendet werden, die eine Detektion einer Lageänderung, einer Formänderung und/oder von Schwingungen etc. der Tragwerksstruktur 100 erlauben. Die Steuer- und Regeleinrichtung 200 erzeugt dann daraus die Steuersignale S für die Aktor-Piezoelemente. Auch ist es möglich, einige oder alle der Piezoelemente abwechselnd im Generatormodus und im Aktormodus zu betreiben: Im Generatormodus wird wie beschrieben Energie erzeugt und wirkende Kräfte gemessen, im anschließenden Aktormodus wird die erzeugte Energie zum Betreiben der Aktoren genutzt und die anhand der abgreifbaren Spannungen ermittelten wirkenden Kräfte werden genutzt, um die Steuersignale S festzulegen.
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Insbesondere im Aktormodus ist es durch eine entsprechende Ansteuerung der Piezoaktoren möglich, eine aktive Geräuschs- und Vibrationsunterdrückung zu realisieren.
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Oben wurde erwähnt, dass die im Zusammenhang mit den Figuren beschriebene Tragwerksstruktur für eine Brücke verwendet werden kann. Dies ist natürlich rein exemplarisch zu verstehen. Andere potentielle Anwendungsgebiete von derartigen Tragwerksstrukturen sind z. B. der Automobilbau, Maschinenrahmen, Türme von Windkraftanlegen und Kränen usw.
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Die ebenfalls oben erwähnten Formänderungen, denen entgegen gewirkt werden soll, umfassen bspw. für den Fall, dass die Tragwerksstruktur ein Teil eines Bauwerkes ist, z. B. Teil eines Hochhauses oder einer Brücke, Erschütterungen oder Vibrationen der Tragwerksstruktur, die z. B. durch Erdbeben oder bei starken Winden ausgelöst werden können. Ist die Tragwerksstruktur dagegen ein Bauteil bspw. eines Fahrzeug- oder Maschinenrahmens, so sind die während des Betriebs des Fahrzeugs oder der Maschine in der Regel auftretenden Vibrationen durch die erfindungsgemäße Struktur zum Einen dazu nutzbar, Energie zu erzeugen. Zum Anderen können die Vibrationen im Aktormodus durch eine entsprechende Ansteuerung der Aktoren mit Hilfe der Steuer- und Regeleinrichtung ausgeglichen werden.
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Die Aktoren bzw. Generatoren können natürlich alternativ zur Ausführung als Piezoelemente in anderer Art und Weise ausgeführt sein. Rein exemplarisch seien pneumatische Aktoren genannt, die ebenfalls in einem Generatormodus betreibbar sind, indem der im Modul aufgebaute Druck durch entsprechende Wandlung in eine andere, speicherbare Energieform umgesetzt wird.
