DE102011120970A1 - Method for structural design of acoustic-oriented fiber reinforced composite element for motor vehicle, involves providing local material thickening to composite element with respect to amplitude which exceeds predetermined threshold - Google Patents

Method for structural design of acoustic-oriented fiber reinforced composite element for motor vehicle, involves providing local material thickening to composite element with respect to amplitude which exceeds predetermined threshold Download PDF

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Abstract

The method involves introducing excitation by excitation frequency and excitation amplitude to predetermined excitation position (14) of fiber reinforced composite element (10). The resulting excitation is determined from vibration behavior of the fiber-reinforced composite element. A local material thickening (12) is provided to the fiber reinforced composite element with respect to the amplitude which exceeds predetermined threshold. An independent claim is included for acoustic-oriented fiber reinforced composite element.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur konstruktiven Auslegung eines akustikgerechten faserverstärkten Verbundbauteils und ein faserverstärktes Verbundbauteil.The invention relates to a method for constructive design of an acoustically acceptable fiber-reinforced composite component and a fiber-reinforced composite component.

Elemente eines Kraftwagens, insbesondere großflächige Elemente wie beispielsweise Bodenbleche, Dachbleche, Motorhauben oder dergleichen neigen aufgrund ihrer geringen Eigenstabilität dazu, sich während des Betriebs des Kraftwagens zu deformieren, zu schwingen und zu vibrieren, vor allem, wenn diese Elemente an einer oder mehreren Anregungspositionen mittels einer Kraft- oder Weganregung mit verschiedensten Anregungsfrequenzen und Anregungsamplituden angeregt werden. Unter anderem können sich solche Schwingungen negativ auf die akustischen Eigenschaften dieser Elemente selbst und des gesamten Kraftwagens auswirken, welche beispielsweise von Fahrzeuginsassen als störend empfunden werden können. Daher gibt es vielfältige Bestrebungen, das Schwingungsverhalten solcher Elemente derart anzupassen, dass von diesen ausgehende Geräuschemissionen möglichst reduziert werden.Elements of a motor vehicle, in particular large-scale elements such as floor panels, roof panels, hoods or the like tend due to their low intrinsic stability to deform, vibrate and vibrate during operation of the motor vehicle, especially when these elements at one or more excitation positions means a force or Weganregung be excited with a variety of excitation frequencies and excitation amplitudes. Among other things, such vibrations can have a negative effect on the acoustic properties of these elements themselves and the entire motor vehicle, which can be perceived as disturbing, for example, by vehicle occupants. Therefore, there are many attempts to adapt the vibration behavior of such elements in such a way that the noise emissions emanating from them are reduced as much as possible.

Die EP 09 34180 B2 offenbart ein Montagepaket, welches an einem flächigen Fahrzeugteil angebracht werden kann. Das Montagepaket umfasst mehrere Schichten, welche eine entsprechende Dämpfungs- bzw. Versteifungsfunktion erfüllen. Solche Montagepakete können an verschiedensten Fahrzeugteilen zur Lärmreduktion bzw. zur Lärmdämpfung angeordnet werden, um Schwingungen an dem jeweiligen Fahrzeugteil zu dämpfen und Schallemissionen zu dämmen bzw. zu absorbieren.The EP 09 34180 B2 discloses an assembly package which can be attached to a flat vehicle part. The assembly package comprises several layers which fulfill a corresponding damping or stiffening function. Such mounting packages can be arranged on a variety of vehicle parts for noise reduction or for noise reduction, to dampen vibrations on the respective vehicle part and to insulate or absorb sound emissions.

Nachteilig hierbei ist allerdings, dass diese Montagepakete zusätzlich an Fahrzeugteilen angebracht werden müssen, wodurch unter anderem ein erhöhter Montageaufwand entsteht. Insbesondere bei Fahrzeugteilen, welche als faserverstärkten Verbundbauteile, beispielsweise als kohlefaserverstärkte Kunststoffbauteile, ausgebildet sind, wird der durch den Einsatz dieser Faserverbundwerkstoffe gewonnene Gewichtsvorteil zum Teil oder gänzlich durch das Anbringen solcher Montagepakete wieder zunichtegemacht.The disadvantage here, however, is that these assembly packages must be additionally attached to vehicle parts, which, inter alia, an increased installation effort. Particularly in the case of vehicle parts which are designed as fiber-reinforced composite components, for example as carbon-fiber-reinforced plastic components, the weight advantage gained through the use of these fiber composite materials is partially or completely nullified by the attachment of such assembly packages.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur konstruktiven Auslegung eines akustikgerechten faserverstärkten Verbundbauteils sowie ein entsprechendes faserverstärktes Verbundbauteil bereitzustellen, durch die ein verbessertes Schwingungsverhalten im Hinblick auf die akustischen Eigenschaften solcher faserverstärkten Verbundbauteile erzielt werden kann.It is therefore the object of the present invention to provide a method for constructively designing an acoustically acceptable fiber-reinforced composite component and a corresponding fiber-reinforced composite component, by means of which an improved vibration behavior with regard to the acoustic properties of such fiber-reinforced composite components can be achieved.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur konstruktiven Auslegung eines akustikgerechten faserverstärkten Verbundbauteils mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch ein faserverstärktes Verbundbauteil mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by a method for the structural design of an acoustically acceptable fiber-reinforced composite component having the features of patent claim 1 and by a fiber-reinforced composite component having the features of patent claim 10. Advantageous embodiments with expedient and non-trivial developments of the invention are specified in the dependent claims.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur konstruktiven Auslegung eines akustikgerechten faserverstärkten Verbundbauteils, insbesondere eines Faser-Kunststoff-Verbundbauteils für einen Kraftwagen, zeichnet sich durch die folgenden Schritte aus:

  • – Einleiten von zumindest einer Anregung mit wenigstens einer Anregungsfrequenz und wenigstens einer Anregungsamplitude an einer vorgebbaren Anregungsposition des faserverstärkten Verbundbauteils;
  • – Ermitteln von aus der Anregung resultierenden, ein Schwingungsverhalten des faserverstärkten Verbundbauteils charakterisierenden Schwingungsamplituden; und
  • – Vorsehen von zumindest einer lokalen Materialverdickung an dem faserverstärkten Verbundbauteil in Abhängigkeit von wenigstens einer der Schwingungsamplituden, welche einen vorgebbaren Schwellenwert überschreitet.
A method according to the invention for structurally designing an acoustically acceptable fiber-reinforced composite component, in particular a fiber-plastic composite component for a motor vehicle, is characterized by the following steps:
  • Introducing at least one excitation with at least one excitation frequency and at least one excitation amplitude at a preselectable excitation position of the fiber-reinforced composite component;
  • - Determining resulting from the excitation, a vibration behavior of the fiber reinforced composite component characterizing vibration amplitudes; and
  • Providing at least one local material thickening on the fiber-reinforced composite component as a function of at least one of the oscillation amplitudes which exceeds a predefinable threshold value.

Zudem ist gemäß Patentanspruch 10 ein faserverstärktes Verbundbauteil, insbesondere faserverstärktes Kunststoff-Bauteil für einen Kraftwagen, vorgesehen, wobei das faserverstärkte Verbundbauteil an zumindest einer vorgebbaren Position wenigstens eine lokale Materialverdickung aufweist, wodurch bei Einleitung von zumindest einer vorgebbaren Anregung mit wenigstens einer Anregungsfrequenz und wenigstens einer Anregungsamplitude an einer vorgebbaren Anregungsposition des faserverstärkten Verbundbauteils zumindest einige ein entsprechendes Schwingungsverhalten des faserverstärkten Verbundbauteils charakterisierende Schwingungsamplituden einen Wert unterhalb eines jeweilig vorgebbaren Schwellenwerts aufweisen.In addition, according to claim 10, a fiber-reinforced composite component, in particular fiber-reinforced plastic component for a motor vehicle, provided, wherein the fiber-reinforced composite component at least one predetermined position at least a local material thickening, whereby upon initiation of at least one predetermined excitation with at least one excitation frequency and at least one Excitation amplitude at a predetermined excitation position of the fiber-reinforced composite component at least some oscillation amplitudes characterizing a corresponding vibration behavior of the fiber-reinforced composite component have a value below a respective specifiable threshold value.

Während also gemäß der EP 09 34180 B2 vorgesehen ist, an Kraftfahrzeugelementen schwingungsmindernde – und somit deren akustisches Verhalten beeinflussende – Versteifungs- und/oder Dämpfungselemente anzubringen, ist es demgegenüber erfindungsgemäß vorgesehen, an einem faserverstärkten Verbundbauteil bereits während der konstruktiven Auslegung an entsprechenden Stellen lokale Materialverdickungen vorzusehen, sodass vorgegebene Schwellenwerte für Schwingungsamplituden an dem faserverstärkten Verbundbauteil von vorne herein verhindert bzw. entsprechend reduziert werden können.So while according to the EP 09 34180 B2 It is provided according to the invention to provide on a fiber-reinforced composite component already during the design at appropriate locations local material thickening, so predetermined thresholds for vibration amplitudes to the fiber-reinforced composite component prevented from the outset or can be reduced accordingly.

Somit ist ein verbessertes Verfahren zur konstruktiven Auslegung eines akustikgerechten faserverstärkten Verbundbauteils geschaffen, da das akustische Verhalten und das Schwingungsverhalten eines solchen faserverstärkten Verbundbauteils beeinflussende Dämpfungs- und/oder Versteifungselemente in Form der lokalen Materialverdickungen bereits während der konstruktiven Auslegung des faserverstärkten Verbundbauteils an entsprechenden Stellen vorgesehen werden, sodass das faserverstärkte Verbundbauteil selbst bereits akustisch und schwingungstechnisch optimiert ausgelegt ist. Mit anderen Worten werden auf Basis eines zu erwartenden Last- bzw. Anregungskollektivs des faserverstärkten Verbundbauteils bereits in der konstruktiven Auslegung Versteifungs- und/oder Dämpfungselemente als integraler Bestandteil eines solchen faserverstärkten Verbundbauteils vorgesehen. Eine nachträgliche montageaufwändige Anbringung von Versteifungs- und/oder Dämpfungselementen kann somit an einem solchen faserverstärkten Verbundbauteil entfallen. Zudem kann ein solches faserverstärktes Verbundbauteil akustisch optimiert und gewichtsoptimiert ausgelegt werden, sodass dieses ein möglichst geringes Gewicht bei gleichzeitiger Erfüllung der akustischen Eigenschaften mit sich bringt. Thus, an improved method for constructive design of an acoustic fiber-reinforced composite component is created because the acoustic behavior and the vibration behavior of such a fiber reinforced composite component influencing damping and / or stiffening elements in the form of local material thickening are already provided during the structural design of the fiber reinforced composite component at appropriate locations so that the fiber-reinforced composite component itself is already designed acoustically and vibrationally optimized. In other words, stiffening and / or damping elements are already provided as an integral part of such a fiber-reinforced composite component on the basis of an expected load or excitation collective of the fiber-reinforced composite component in the structural design. A subsequent assembly-consuming attachment of stiffening and / or damping elements can thus be omitted on such a fiber-reinforced composite component. In addition, such a fiber-reinforced composite component can be acoustically optimized and designed to optimize weight, so that it brings the lowest possible weight while fulfilling the acoustic properties with it.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird zumindest eine lokale Materialverdickung an der wenigstens einen vorgebbaren Anregungsposition des faserverstärkten Verbundbauteils vorgesehen. Dadurch kann ein Bereich des faserverstärkten Verbundbauteils von vorneherein versteift und/oder mit einer Dämpfung versehen werden, an welcher beim späteren Einsatz des faserverstärkten Verbundbauteils eine Anregung, beispielsweise in Form einer Kraft- oder Weganregung eingeleitet wird. Infolgedessen können sich unerwünschte Schwingungen in dem faserverstärkten Verbundbauteil erst gar nicht oder nur vermindert ausbreiten, sodass unerwünschte akustische Geräuschemissionen, welche von dem faserverstärkten Verbundbauteil ausgehen, ebenfalls wirkungsvoll reduziert und/oder vermieden werden können.In an advantageous embodiment of the invention, at least one local material thickening is provided at the at least one predeterminable excitation position of the fiber-reinforced composite component. As a result, an area of the fiber-reinforced composite component can be stiffened from the outset and / or provided with a damping, to which an excitation, for example in the form of a force or path excitation, is initiated during later use of the fiber-reinforced composite component. As a result, unwanted vibrations in the fiber-reinforced composite component can not propagate at all or only to a lesser extent, so that undesirable acoustic noise emissions emanating from the fiber-reinforced composite component can also be effectively reduced and / or avoided.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird eine Mehrzahl von ringförmigen lokalen Materialverdickungen an dem faserverstärkten Verbundbauteil konzentrisch um die wenigstens eine vorgebbare Anregungsposition angeordnet vorgesehen. Insbesondere bei einer punktförmigen Anregung des faserverstärkten Verbundbauteils breiten sich Schwingungen kreisförmig ausgehend von dem Anregungspunkt radial nach außen wandernd aus. Durch ein gezieltes Vorsehen von ringförmigen lokalen Materialverdickungen, welche konzentrisch um die Anregungsposition angeordnet werden, kann das Schwingungsverhalten des faserverstärkten Verbundbauteils genau an den Stellen modifiziert bzw. angepasst werden, an welchen die größten Schwingungsamplituden erwartet werden. Dies trägt ebenfalls dazu bei, unerwünschte Geräuschemissionen eines solchen faserverstärkten Verbundbauteils während des Betriebs zu dämpfen bzw. zu reduzieren.In a further advantageous embodiment of the invention, a plurality of annular local material thickening is provided on the fiber-reinforced composite component arranged concentrically around the at least one predeterminable excitation position. In particular, in the case of a point-like excitation of the fiber-reinforced composite component, oscillations propagate in a circular fashion starting from the excitation point, moving radially outward. By a targeted provision of annular local material thickening, which are arranged concentrically around the excitation position, the oscillation behavior of the fiber-reinforced composite component can be modified or adapted precisely at the points at which the greatest oscillation amplitudes are expected. This also helps to dampen or reduce unwanted noise emissions of such a fiber reinforced composite component during operation.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die ringförmigen lokalen Materialverdickungen mit einem radialen Abstand voneinander angeordnet vorgesehen werden, welcher einem Viertel der Wellenlänge einer vorgebbaren Anregungsfrequenz entspricht. Mit anderen Worten werden genau an den Stellen des faserverstärkten Verbundbauteils die lokalen Materialverdickungen vorgesehen, an welchen zum einen die größten Schwingungsamplituden zu erwarten sind und zum anderen an denjenigen Stellen, an welchen die Knotenpunkte einer bestimmten Schwingungsform oder Eigenform zu erwarten sind. Dies kann beispielsweise besonders sinnvoll sein, wenn eine bestimmte Anregungsfrequenz im Betrieb des faserverstärkten Verbundbauteils dominierend ist, sodass die lokalen Materialverdickungen insbesondere auf diese dominante Anregungsfrequenz abgestimmt angeordnet werden. Dies trägt ebenfalls dazu bei, das Schwingungsverhalten des faserverstärkten Verbundbauteils derart zu beeinflussen, dass die von diesem ausgehenden akustischen Geräuschemissionen reduziert werden.A further advantageous embodiment of the invention provides that the annular local material thickenings are provided with a radial distance from each other, which corresponds to a quarter of the wavelength of a predetermined excitation frequency. In other words, the local material thickenings are provided at exactly the locations of the fiber-reinforced composite component, on which, on the one hand, the greatest vibration amplitudes are to be expected, and, on the other hand, those points at which the nodal points of a specific oscillation mode or eigenform are to be expected. This may be particularly useful, for example, if a certain excitation frequency is dominant in the operation of the fiber-reinforced composite component, so that the local material thickenings are arranged in particular coordinated with this dominant excitation frequency. This also contributes to influencing the vibration behavior of the fiber-reinforced composite component in such a way that the acoustic noise emissions emanating from it are reduced.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung werden die ringförmigen lokalen Materialverdickungen mit einem unterschiedlichen radialen Abstand voneinander angeordnet vorgesehen. Dadurch kann ein Anregungskollektiv mit einer Vielzahl von Anregungsfrequenzen abgedeckt werden, da die ringförmigen lokalen Materialverdickungen mit solchen radial Abständen voneinander angeordnet werden, dass diese für unterschiedliche Anregungsfrequenzen an den Stellen des faserverstärkten Verbundbauteils positioniert sind, an welchen sie eine besonders gute dämpfende und/oder versteifende Wirkung haben, sodass die Schwingungen des faserverstärkten Verbundbauteils effektiv gemindert werden können. Dies trägt vor allem dazu bei, im Falle breitbandiger Anregungen des faserverstärkten Verbundbauteils ein Schwingungsverhalten mit möglichst geringen Geräuschemissionen zu erzielen.In a further advantageous embodiment of the invention, the annular local material thickenings are provided with a different radial distance from each other. As a result, an excitation collective having a multiplicity of excitation frequencies can be covered, since the annular local material thickenings are arranged at such radial distances from one another that they are positioned for different excitation frequencies at the locations of the fiber-reinforced composite component to which they have a particularly good damping and / or stiffening Have an effect, so that the vibrations of the fiber-reinforced composite component can be effectively reduced. This contributes, above all, to achieving a vibration behavior with the lowest possible noise emissions in the case of broadband excitations of the fiber-reinforced composite component.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass eine Mehrzahl von mäanderförmigen lokalen Materialverdickungen an dem faserverstärkten Verbundbauteil konzentrisch um die wenigstens eine vorgebbare Anregungsposition angeordnet vorgesehen werden. Dadurch wird in radialer Richtung ein relativ großer Bereich des faserverstärkten Verbundbauteils mit lokalen Materialverdickungen versehen, infolgedessen besonders breitbandige Anregungsfrequenzen in dem faserverstärkten Verbundbauteil entsprechend gedämpft bzw. reduziert werden können, sodass auch in einem solchen Fall eine gute Reduzierung unerwünschter Geräuschemissionen erzielt werden kann.A further advantageous embodiment of the invention provides that a plurality of meandering local material thickenings are provided on the fiber-reinforced composite component arranged concentrically around the at least one predefinable excitation position. As a result, a relatively large area of the fiber-reinforced composite component is provided with local material thickening in the radial direction, as a result of which particularly broadband excitation frequencies in the fiber-reinforced composite component can be correspondingly damped or reduced, so that also in one In such a case, a good reduction of unwanted noise emissions can be achieved.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass strahlförmige lokale Materialverdickungen an dem faserverstärkten Verbundbauteil radial von der zumindest einen vorgebbaren Anregungsposition ausgehend angeordnet vorgesehen werden. Dies trägt ebenfalls zu einer relativ breitbandigen Versteifung und Dämpfung des faserverstärkten Verbundbauteils bei, sodass unerwünschte Geräuschemissionen gedämpft werden können.A further advantageous embodiment of the invention provides that beam-shaped local material thickenings are provided on the fiber-reinforced composite component arranged radially starting from the at least one predeterminable excitation position. This also contributes to a relatively broadband stiffening and damping of the fiber reinforced composite component, so that unwanted noise emissions can be damped.

Weiterhin ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die lokale Materialverdickung mittels einer Anhäufung von Matrixharz und/oder Fasern ausgebildet wird. Dadurch kann auf einfache Weise während der Herstellung des faserverstärkten Verbundbauteils eine entsprechende lokale Materialverdickung an einer gewünschten Position ausgebildet werden, wobei durch Variation der Anteile von Matrixharz und Fasern die Dämpfungs- und/oder Steifigkeitseigenschaften der lokalen Materialverdickung bedarfsgerecht eingestellt werden können, sodass eine möglichst gute Schwingungsdämpfung und somit auch eine möglichst gute akustische Dämpfung des faserverstärkten Verbundbauteils erzielt werden können.Furthermore, it is inventively provided that the local material thickening is formed by means of an accumulation of matrix resin and / or fibers. As a result, a corresponding local material thickening can be formed at a desired position in a simple manner during the production of the fiber-reinforced composite component, wherein the damping and / or stiffness properties of the local material thickening can be adjusted as needed by varying the proportions of matrix resin and fibers, so that the best possible Vibration damping and thus also the best possible acoustic damping of the fiber-reinforced composite component can be achieved.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass das Bestimmen des Schwingungsverhaltens mittels einer Simulation erfolgt. Mit anderen Worten wird die konstruktive Auslegung des akustikgerechten faserverstärkten Verbundbauteils nicht oder zumindest nicht ausschließlich mittels Versuchen durchgeführt. Stattdessen wird die Aufbringung eines Anregungskollektivs bestehend aus einer Anregungsfrequenz und einer Anregungsamplitude an einer bestimmten Anregungsposition des faserverstärkten Verbundbauteils mithilfe einer Simulation erprobt, bei der das Schwingungsverhalten des faserverstärkten Verbundbauteils und die des Schwingungsverhalten charakterisierenden Schwingungsamplituden ermittelt werden. Dadurch können auf einfache Weise eine Vielzahl verschiedener Anregungskollektive bzw. Lastkollektive an einem zunächst initial ausgelegten faserverstärkten Verbundbauteil getestet werden. Weiterhin ist es denkbar, dass die Simulation zusätzlich noch mit einem Optimierungsalgorithmus gekoppelt wird, in welchem in Form eines Zielfunktionals Schwellenwerte für das Schwingungsverhalten, der Schwingungsamplituden und ggf. auch der erlaubten Geräuschemissionen des faserverstärkten Verbundbauteils aufgeführt werden. Das Vorsehen der lokalen Materialverdickungen kann somit in einer iterativen Optimierungs- und Simulationsschleife erfolgen, wodurch eine Vielzahl verschiedener konstruktiver Auslegungen des faserverstärkten Verbundbauteils auf einfache Weise und zunächst auch ohne Versuche ermittelt werden kann. Die konstruktive Auslegung des faserverstärkten Verbundbauteils kann dadurch kosteneffizient und unter Berücksichtigung verschiedenster Anregungskollektive erfolgen.A further advantageous embodiment of the invention provides that the determination of the vibration behavior takes place by means of a simulation. In other words, the structural design of the acoustic fiber-reinforced composite component is not or at least not exclusively carried out by means of experiments. Instead, the application of an excitation collective consisting of an excitation frequency and an excitation amplitude at a specific excitation position of the fiber-reinforced composite component is tested by means of a simulation in which the vibration behavior of the fiber-reinforced composite component and the vibration amplitudes characterizing the vibration behavior are determined. As a result, a multiplicity of different excitation collectives or load spectra can be tested in a simple manner on an initially initially designed fiber-reinforced composite component. Furthermore, it is conceivable that the simulation is additionally coupled with an optimization algorithm in which threshold values for the vibration behavior, the vibration amplitudes and optionally also the permitted noise emissions of the fiber-reinforced composite component are listed in the form of a target function. The provision of the local material thickening can thus take place in an iterative optimization and simulation loop, whereby a multiplicity of different structural designs of the fiber-reinforced composite component can be determined in a simple manner and initially also without tests. The structural design of the fiber-reinforced composite component can thereby be cost-effective and taking into account a variety of excitation collectives.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die nachstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments and from the drawing. The features and combinations of features mentioned below in the description as well as the features and combinations of features mentioned below in the description of the figures and / or shown alone in the figures can be used not only in the respectively specified combination but also in other combinations or in isolation, without the scope of To leave invention.

Die Zeichnung zeigt in:The drawing shows in:

1 eine schematische Draufsicht eines flächigen faserverstärkten Verbundbauteils mit zwei ringförmigen konzentrisch angeordneten lokalen Materialverdickungen und einer kreisförmigen, im Zentrum des faserverstärkten Verbundbauteils angeordneten lokalen Materialverdickung; 1 a schematic plan view of a flat fiber-reinforced composite component with two annular concentrically arranged local material thickening and a circular, arranged in the center of the fiber-reinforced composite component local material thickening;

2 eine schematische Schnittansicht des in 1 gezeigten faserverstärkten Verbundbauteils, wobei lediglich eine Hälfte des faserverstärkten Verbundbauteils dargestellt ist; 2 a schematic sectional view of the in 1 shown fiber reinforced composite component, wherein only one half of the fiber reinforced composite component is shown;

3 eine schematische Draufsicht eines plattenförmigen faserverstärkten Verbundbauteils gemäß einer weiteren Ausführungsform mit einer Mehrzahl von mäanderförmigen lokalen Materialverdickungen, welche konzentrisch um eine im Zentrum des faserverstärkten Verbundbauteils angeordnete kreisförmige lokale Materialverdickung angeordnet sind; 3 a schematic plan view of a plate-shaped fiber-reinforced composite component according to another embodiment with a plurality of meandering local material thickening, which are arranged concentrically around a arranged in the center of the fiber-reinforced composite component circular local material thickening;

4 eine schematische Draufsicht eines plattenförmigen faserverstärkten Verbundbauteils gemäß einer dritten Ausführungsform mit einer Mehrzahl von ringförmigen lokalen Materialverdickungen, welche mit einem unterschiedlichen radialen Abstand voneinander konzentrisch um eine im Zentrum des faserverstärkten Verbundbauteils angeordnete kreisförmige lokale Materialverdickung angeordnet sind; 4 a schematic plan view of a plate-shaped fiber reinforced composite component according to a third embodiment having a plurality of annular local material thickening, which are arranged at a different radial distance from each other concentrically about a arranged in the center of the fiber-reinforced composite component circular local material thickening;

5 eine schematische Draufsicht eines plattenförmigen faserverstärkten Verbundbauteils gemäß einer vierten Ausführungsform, wobei das Verbundbauteil an einem Ende eine durchgängige Schweißnaht aufweist und mit zwei bogenförmigen voneinander beabstandet angeordneten lokalen Materialverdickungen versehen ist; und in 5 a schematic plan view of a plate-shaped fiber-reinforced composite component according to a fourth embodiment, wherein the composite component at one end has a continuous weld and is provided with two arcuate spaced-apart local material thickening; and in

6 eine schematische Schnittansicht des in 5 gezeigten faserverstärkten Verbundbauteils. 6 a schematic sectional view of the in 5 shown fiber reinforced composite component.

1 zeigt in einer schematischen Draufsicht ein flächiges faserverstärktes Verbundbauteil. Bei dem faserverstärkten Verbundbauteil 10 kann es sich insbesondere um ein faserverstärktes Kunststoff-Bauteil für einen Kraftwagen handeln, beispielsweise um ein großflächiges Fahrzeugteil in Form eines Bodenblechs, eines Dachblechs, einer Motorhaube, eines Kofferraumdeckels, einer Stirnwand, einer Tür oder einer Seitenverkleidung. Im vorliegenden Fall weist das faserverstärkte Verbundbauteil 10 drei lokale Materialverdickungen 12 auf, wobei eine lokale Materialverdickung 12 eine kreisförmige Grundfläche aufweist und an einer im Folgenden näher beschriebenen Anregungsposition 14 auf dem faserverstärkten Verbundbauteil 10 angeordnet ist. Die beiden weiteren lokalen Materialverdickungen 12 sind als eine ringförmige lokale Materialverdickungen 12 an dem faserverstärkten Verbundbauteil 10 ausgebildet und konzentrisch um die an der Anregungsposition 14 des faserverstärkten Verbundbauteils 10 befindliche lokale Materialverdickung 12 angeordnet. 1 shows a schematic plan view of a planar fiber-reinforced composite component. In the fiber reinforced composite component 10 it may in particular be a fiber-reinforced plastic component for a motor vehicle, for example, a large-scale vehicle part in the form of a floor panel, a roof panel, a hood, a trunk lid, an end wall, a door or a side panel. In the present case, the fiber-reinforced composite component 10 three local material thickenings 12 on, with a local material thickening 12 has a circular base and at an excitation position described in more detail below 14 on the fiber reinforced composite component 10 is arranged. The two other local material thickenings 12 are as an annular local material thickening 12 on the fiber reinforced composite component 10 trained and concentric around the at the excitation position 14 of the fiber-reinforced composite component 10 local material thickening 12 arranged.

Die Anregungsposition 14 des faserverstärkten Verbundbauteils 10, die von den Materialverdickungen 12 der 1 konzentrisch umgeben wird, kann insbesondere ein Bauteilbereich sein, an welchem das faserverstärkte Verbundbauteil 10 im eingebauten Zustand an einem Kraftwagen und während des Betriebs des Kraftwagens an ein weiteres Bauteil des Kraftwagens gekoppelt ist und an dieser Anregungsposition 14 eine Anregung mit unterschiedlichen Anregungsfrequenzen und unterschiedlichen Anregungsamplituden erfährt. Bei einer Anregung des faserverstärkten Verbundbauteils 10, beispielsweise in Form einer translatorischen Auslenkung der Anregungsposition 14 orthogonal zu der in 1 dargestellten Ebene des faserverstärkten Verbundbauteils 10, wird des faserverstärkte Verbundbauteil 10 zu Schwingungen angeregt. Bei einer solchen im Wesentlichen punktförmigen Anregung breiten sich innerhalb des faserverstärkten Verbundbauteils 10 die Schwingungen im Wesentlichen wellenförmig – ausgehend von der Anregungsposition 14 nach radial außen – aus. In Abhängigkeit der mechanischen Eigenschaften des faserverstärkten Verbundbauteils 10, beispielsweise dessen Materialverteilung und Beschaffenheit, weist das faserverstärkte Verbundbauteil 10 ein spezifisches Schwingungsverhalten auf. Das Schwingungsverhalten des faserverstärkten Verbundbauteils 10 kann insbesondere durch sein Eigenfrequenzspektrum charakterisiert werden. Bei einer Anregung des faserverstärkten Verbundbauteils 10 mit einer der Eigenfrequenzen treten an dem faserverstärkten Verbundbauteil 10 besonders große Schwingungsamplituden auf, welche in Abhängigkeit von der Dämpfung des faserverstärkten Verbundbauteils 10 sogar zu dessen Zerstörung führen können. Insbesondere in den Fällen einer Anregung des faserverstärkten Verbundbauteils mit einer der Eigenfrequenzen und den daraus resultierenden großen Schwingungsamplituden werden besonders starke Geräuschentwicklungen und Geräuschemissionen des faserverstärkten Verbundbauteils 10 initiiert.The excitation position 14 of the fiber-reinforced composite component 10 that from the material thickening 12 of the 1 is concentrically surrounded, may in particular be a component area, where the fiber-reinforced composite component 10 is coupled in the installed state on a motor vehicle and during operation of the motor vehicle to another component of the motor vehicle and at this excitation position 14 an excitation with different excitation frequencies and different excitation amplitudes undergoes. Upon excitation of the fiber-reinforced composite component 10 , For example in the form of a translational deflection of the excitation position 14 orthogonal to the in 1 represented level of the fiber reinforced composite component 10 , becomes the fiber-reinforced composite component 10 excited to vibrate. Such a substantially point-like excitation propagates within the fiber-reinforced composite component 10 the oscillations are essentially undulating - starting from the excitation position 14 radially outward - out. Depending on the mechanical properties of the fiber-reinforced composite component 10 , For example, its material distribution and nature, has the fiber-reinforced composite component 10 a specific vibration behavior. The vibration behavior of the fiber-reinforced composite component 10 can be characterized in particular by its natural frequency spectrum. Upon excitation of the fiber-reinforced composite component 10 with one of the natural frequencies occur at the fiber-reinforced composite component 10 particularly large vibration amplitudes, which depends on the damping of the fiber-reinforced composite component 10 even lead to its destruction. In particular, in the cases of excitation of the fiber-reinforced composite component with one of the natural frequencies and the resulting large vibration amplitudes are particularly strong noise and noise emissions of the fiber-reinforced composite component 10 initiated.

Um solchen großen Schwingungsamplituden entgegenzuwirken, sind an dem faserverstärkten Verbundbauteil 10 die hier dargestellten lokalen Materialverdickungen 12 vorgesehen. Bei diesen lokalen Materialverdickungen 12 handelt es sich im Wesentlichen um Materialanhäufungen, wobei an diesen Stellen gezielt zusätzliche Masse vorgesehen ist, welche einen dämpfenden und/oder steifigkeitserhöhenden Effekt aufweist. Durch das Vorsehen solcher lokalen Materialverdickungen 12 kann das Schwingungsverhalten des faserverstärkten Verbundteils 10 im Gegensatz zu einer Ausführung ohne diese lokalen Materialverdickungen 12 derart verbessert werden, dass bei gewissen Anregungsfrequenzen die auftretenden Schwingungsamplituden an dem faserverstärkten Verbundbauteil 10 unterhalb eines vorgebbaren Schwellenwerts verbleiben. Dadurch werden von dem angeregten faserverstärkten Verbundbauteil 10 ausgehende Geräuschemissionen vermindert. Zum einen werden die lokalen Materialverdickungen 12 beispielsweise an solchen Stellen des faserverstärkten Verbundbauteils 10 vorgesehen, an welchen in Abhängigkeit von einer jeweiligen Anregungsfrequenz besonders große Schwingungsamplituden zu erwarten sind. Zum anderen kann es ebenfalls zweckmäßig sein, die lokale Materialverdickung 12, wie im vorliegenden Fall gezeigt, direkt an und um die Anregungsposition 14 anzuordnen, wodurch bereits eine Einleitung der Schwingungen in das faserverstärkte Verbundbauteil 10 reduziert werden kann. Insgesamt dienen die lokalen Materialverdickungen 12 also dazu, flächenbezogene Eigenresonanzen des faserverstärkten Verbundbauteils 10 zu dämpfen.To counteract such large vibration amplitudes, are on the fiber reinforced composite component 10 the local material thickening shown here 12 intended. At these local material thickening 12 These are essentially accumulations of material, with deliberately additional mass being provided at these points, which has a damping and / or stiffness-increasing effect. By providing such local material thickening 12 can the vibration behavior of the fiber-reinforced composite part 10 unlike a design without these local material thickening 12 be improved such that at certain excitation frequencies, the vibration amplitudes occurring at the fiber-reinforced composite component 10 remain below a predefined threshold. As a result of the excited fiber reinforced composite component 10 reduced outgoing noise emissions. First, the local material thickening 12 for example, at such locations of the fiber-reinforced composite component 10 provided at which, depending on a respective excitation frequency, particularly large oscillation amplitudes are to be expected. On the other hand, it may also be appropriate, the local material thickening 12 as shown in the present case, directly at and around the excitation position 14 to arrange, which already an introduction of the vibrations in the fiber-reinforced composite component 10 can be reduced. Overall, the local material thickening serve 12 So, surface-related natural resonances of the fiber-reinforced composite component 10 to dampen.

In 2 ist das faserverstärkte Verbundbauteil 10 der 1 in einer schematischen Schnittansicht gezeigt, wobei jedoch nur eine Hälfte des in 1 gezeigten faserverstärkten Verbundbauteils 10 dargestellt ist. Aus dieser Darstellung wird ersichtlich, dass die ringförmigen lokalen Materialverdickungen 12 wulstartig ausgebildet und konzentrisch um die im Zentrum bzw. um die Anregungsposition 14 ausgebildete lokale Materialverdickung 12 angeordnet sind. Die Radien der ringförmigen Materialverdickungen unterscheiden sich um λ/4, wobei λ die Frequenz der Eigenfrequenz (bzw. einer dominanten Eigenfrequenz) des Bauteils 10 entspricht, die bei den in Anregungsposition 14 eingeleiteten Schwingungen angeregt wird.In 2 is the fiber-reinforced composite component 10 of the 1 shown in a schematic sectional view, but only one half of the in 1 shown fiber reinforced composite component 10 is shown. From this representation, it can be seen that the annular local material thickenings 12 bead-shaped and concentric around the center or around the excitation position 14 trained local material thickening 12 are arranged. The radii of the annular material thickenings differ by λ / 4, where λ is the frequency of the natural frequency (or a dominant natural frequency) of the component 10 corresponds to the one in the excitation position 14 initiated vibrations is excited.

Das faserverstärkte Verbundbauteil 10 zeichnet sich somit dadurch aus, dass es an zumindest einer vorgebbaren Position wenigstens eine lokale Materialverdickung 12 aufweist, wodurch bei Einleitung von zumindest einer vorgebbaren Anregung mit wenigstens einer Anregungsfrequenz und wenigstens einer Anregungsamplitude an einer vorgebbaren Anregungsposition 14 des faserverstärkten Verbundbauteils 10 sämtliche ein entsprechendes Schwingungsverhalten des faserverstärkten Verbundbauteils 10 charakterisierende Schwingungsamplituden einen Wert unterhalb eines jeweilig vorgebbaren Schwellenwerts aufweisen.The fiber-reinforced composite component 10 is characterized by the fact that it at least one predetermined position at least a local material thickening 12 which, at initiation of at least one predeterminable excitation with at least one excitation frequency and at least one excitation amplitude at a predefinable excitation position 14 of the fiber-reinforced composite component 10 all a corresponding vibration behavior of the fiber-reinforced composite component 10 Characterizing vibration amplitudes have a value below a respective predeterminable threshold value.

Ein Verfahren zur konstruktiven Auslegung eines solchen akustikgerechten faserverstärkten Verbundbauteils 10 wird nachfolgend beschrieben. Des faserverstärkte Verbundbauteil 10 wird zunächst unter Berücksichtigung der an dieses gestellten Anforderungen konstruktiv ausgelegt. Je nach Verwendungszweck des faserverstärkten Verbundbauteils 10, beispielsweise als Bodenblech, Dachblech, Motorhaube, Kofferraumdeckel, Stirnwand, Seitenverkleidung oder dergleichen, sind unterschiedliche Anregungen des faserverstärkten Verbundbauteils 10 zu erwarten. In Abhängigkeit des späteren Einsatzbereichs des faserverstärkten Verbundbauteils 10 wird ein Anregungskollektiv, welches unterschiedliche Anregungsfrequenzen und Anregungsamplituden umfassen kann, definiert, auf das hin das faserverstärkte Verbundbauteil 10 akustikgerecht ausgelegt wird.A method for the structural design of such an acoustic fiber-reinforced composite component 10 is described below. The fiber reinforced composite component 10 is initially interpreted constructively taking into account the requirements placed on this. Depending on the intended use of the fiber-reinforced composite component 10 For example, as a floor panel, roof panel, hood, trunk lid, end wall, side panel or the like, are different suggestions of the fiber-reinforced composite component 10 expected. Depending on the later application of the fiber-reinforced composite component 10 is an excitation collective, which may include different excitation frequencies and excitation amplitudes, defined on the back of the fiber-reinforced composite component 10 is designed acoustically appropriate.

Zur konstruktiven Auslegung des faserverstärkten Verbundbauteils 10 unter akustischen Gesichtspunkten wird sich idealerweise einer Simulation, beispielsweise einer auf einer finiten Elemente Methode basierenden Simulation, bedient. Das zunächst initial ausgelegte faserverstärkte Verbundbauteil 10 wird mit verschiedenen Anregungsfrequenzen und Anregungsamplituden an einer vorgebbaren Anregungsposition 14 des faserverstärkten Verbundbauteils 10 im Rahmen einer Simulation beaufschlagt. Aus der Anregung resultierende, ein Schwingungsverhalten des faserverstärkten Verbundbauteils 10 charakterisierende Schwingungsamplituden werden mithilfe der Simulation ermittelt und deren Werte mit vorgegebenen Schwellenwerten für zulässige Schwingungsamplituden abgeglichen. Je nach Grad der Überschreitung einer oder mehrerer Schwellenwerte an einer oder mehreren Positionen des faserverstärkten Verbundbauteils 10 werden entsprechende lokale Materialverdickungen 12 an dem faserverstärkten Verbundbauteil 10 zur Reduzierung der jeweiligen Schwingungsamplituden vorgesehen. Im Anschluss daran wird eine erneute Anregung des faserverstärkten Verbundbauteils 10 mit den gleichen Anregungsfrequenzen und den gleichen Anregungsamplituden an derselben Anregungsposition 14 vorgenommen. Die aus der Anregung resultierenden Schwingungsamplituden werden erneut im Zuge einer Simulationsrechnung ermittelt und mit den vorgegebenen Schwellenwerten abgeglichen. Werden die vorgegebenen Schwellenwerte nicht mehr überschritten, ist die konstruktive Auslegung des faserverstärkten Verbundbauteils 10 im Hinblick auf eine akustikgerechte Auslesung abgeschlossen. Sollten trotz der Vorsehung der einen oder der mehreren lokalen Materialverdickungen 12 an dem faserverstärkten Verbundbauteil 10 weiterhin die Schwingungsamplituden die vorgegebenen Schwellwerte überschreiten, werden an entsprechenden Stellen weitere lokale Materialverdickungen 12 vorgesehen und im Zuge einer wiederholten Simulation erprobt.For structural design of the fiber-reinforced composite component 10 From an acoustic point of view, ideally a simulation, for example a simulation based on a finite element method, is used. The initially initially designed fiber-reinforced composite component 10 becomes at a predeterminable excitation position with different excitation frequencies and excitation amplitudes 14 of the fiber-reinforced composite component 10 involved in a simulation. From the excitation resulting, a vibration behavior of the fiber-reinforced composite component 10 Characterizing vibration amplitudes are determined using the simulation and their values are compared with preset threshold values for permissible vibration amplitudes. Depending on the degree of overshoot of one or more thresholds at one or more positions of the fiber reinforced composite component 10 become corresponding local material thickening 12 on the fiber reinforced composite component 10 provided for reducing the respective vibration amplitudes. This is followed by a renewed stimulation of the fiber-reinforced composite component 10 with the same excitation frequencies and the same excitation amplitudes at the same excitation position 14 performed. The vibration amplitudes resulting from the excitation are again determined in the course of a simulation calculation and compared with the predetermined threshold values. If the specified threshold values are not exceeded, the structural design of the fiber-reinforced composite component is 10 completed with a view to an acoustically correct reading. Should, despite the providence of one or more local material thickening 12 on the fiber reinforced composite component 10 Furthermore, the oscillation amplitudes exceed the predetermined threshold values, further local material thickening will occur at corresponding points 12 provided and tested in the course of a repeated simulation.

In 3 ist ein faserverstärktes Verbundbauteil 10 gemäß einer weiteren Ausführungsform in einer schematischen Draufsicht gezeigt. Es unterscheidet sich von dem in den 1 und 2 gezeigten faserverstärkten Verbundbauteil 10 dadurch, dass die lokalen Materialverdickungen 12 in Form einer Mehrzahl von mäanderförmigen lokalen Materialverdickungen 12 an dem faserverstärkten Verbundbauteil 10 konzentrisch um die Anregungsposition 14 angeordnet vorgesehen sind. Mit anderen Worten weisen die lokalen Materialverdickungen 12 in dem vorliegenden Fall jeweils keinen festen Durchmesser auf. Dadurch kann eine größere Bandbreite an unterschiedlichen Anregungsfrequenzen gedämpft werden. Die mäanderförmigen lokalen Materialverdickungen 12 können dabei wie in 3 dargestellt mit einem gleichmäßigen radialen Abstand voneinander angeordnet vorgesehen werden. Es ist darüber hinaus aber genauso gut möglich, die mäanderförmigen lokalen Materialverdickungen 12 mit unterschiedlichen radialen Abständen voneinander angeordnet vorzusehen.In 3 is a fiber-reinforced composite component 10 according to another embodiment shown in a schematic plan view. It is different from the one in the 1 and 2 shown fiber reinforced composite component 10 in that the local material thickening 12 in the form of a plurality of meandering local material thickenings 12 on the fiber reinforced composite component 10 concentric around the excitation position 14 are provided arranged. In other words, the local material thickening 12 in each case no fixed diameter in the present case. As a result, a larger bandwidth can be attenuated at different excitation frequencies. The meandering local material thickening 12 can do it like in 3 can be provided with a uniform radial distance from each other. However, it is equally possible, the meandering local material thickening 12 Provide arranged with different radial distances from each other.

In 4 ist ein weiteres faserverstärktes Verbundbauteil 10 gemäß einer dritten Ausführungsform in einer schematischen Draufsicht gezeigt, wobei sich dieses faserverstärkte Verbundbauteil 10 von den zuvor gezeigten faserverstärkten Verbundbauteilen 10 in den 1 bis 3 dadurch unterscheidet, dass das faserverstärkte Verbundbauteil 10 im vorliegenden Fall ringförmige konzentrisch angeordnete lokale Materialverdickungen 12 aufweist, welche mit einem unterschiedlichen radialen Abstand voneinander angeordnet sind. Die ringförmigen lokalen Materialverdickungen weisen dabei im vorliegenden Fall unterschiedliche radiale Abstände A1, A2 und A3 zwischen sich auf. Die unterschiedlichen radialen Abstände A1, A2, A3 zwischen den ringförmigen lokalen Materialverdickungen 12 sind dabei korrespondierend mit unterschiedlichen Anregungsfrequenzen f1, f2, f3 ausgebildet. Die unterschiedlichen radialen Abstände A1, A2, A3 können beispielsweise derart gewählt sein, dass die jeweiligen ringförmigen lokalen Materialverdickungen 12 jeweils so angeordnet sind, dass diese an einer Position mit einer besonders großen Schwingungsamplitude bei einer der jeweiligen Anregungsfrequenzen f1, f2, f3 vorgesehen sind. Dadurch kann das faserverstärkte Verbundbauteil 10 insbesondere auf die jeweiligen Anregungsfrequenzen f1, f2, f3 abgestimmt werden, sodass insbesondere bei diesen Frequenzen f1, f2, f3 eine besonders gute Dämpfung des faserverstärkten Verbundbundbauteils 10 erreicht wird. Die Anzahl der ringförmigen lokalen Materialverdickungen 12 sowie die jeweiligen unterschiedlichen radialen Abstände A1, A2, A3 zwischen ihnen können dabei in Abhängigkeit von den Anregungsfrequenzen f1, f2, f3 variiert werden, sodass auch beliebig andere Anordnungen der ringförmigen lokalen Materialverdickungen 12 vorgesehen werden können.In 4 is another fiber-reinforced composite component 10 according to a third embodiment shown in a schematic plan view, wherein this fiber-reinforced composite component 10 from the fiber reinforced composite components previously shown 10 in the 1 to 3 characterized in that the fiber-reinforced composite component 10 in the present case annular concentrically arranged local material thickening 12 having, which are arranged with a different radial distance from each other. The annular local material thickenings have different radial distances A 1 , A 2 and A 3 between them in the present case. The different radial distances A 1 , A 2 , A 3 between the annular local material thickening 12 are corresponding to different ones Excitation frequencies f 1 , f 2 , f 3 formed. The different radial distances A 1 , A 2 , A 3 may, for example, be selected such that the respective annular local material thickenings 12 are each arranged so that they are provided at a position with a particularly large oscillation amplitude at one of the respective excitation frequencies f 1 , f 2 , f 3 . As a result, the fiber-reinforced composite component 10 in particular to the respective excitation frequencies f 1, f 2, f 3 are tuned so that in particular at these frequencies f 1, f 2, f 3, a particularly good damping of the fiber-reinforced composite collar member 10 is reached. The number of annular local material thickenings 12 and the respective different radial distances A 1 , A 2 , A 3 between them can be varied depending on the excitation frequencies f 1 , f 2 , f 3 , so that any other arrangements of the annular local material thickening 12 can be provided.

In 5 ist ein weiteres faserverstärktes Verbundbauteil 16 gemäß einer dritten Ausführungsform in einer schematischen Draufsicht dargestellt, wobei es sich von den zuvor in den 1 bis 4 gezeigten faserverstärkten Verbundbauteilen 10 dadurch unterscheidet, dass es eine durchgängige Schweißnaht 18 aufweist und das faserverstärkte Verbundbauteil 16 im Einbauzustand im Fahrzeug im Fahrzeugbetrieb eine linienförmige Anregung an der gesamten Schweißnaht 18 erfährt. Des Weiteren unterscheidet sich das hier gezeigte faserverstärkte Verbundbauteil 16 dadurch, dass lokale Materialverdickungen 20 vorgesehen sind, welche bogenförmig bzw. halbkreisförmig angeordnet an dem faserverstärkten Verbundbauteil 16 ausgebildet sind.In 5 is another fiber-reinforced composite component 16 according to a third embodiment shown in a schematic plan view, which is different from those previously in the 1 to 4 shown fiber reinforced composite components 10 this distinguishes it being a continuous weld 18 and the fiber-reinforced composite component 16 when installed in the vehicle in vehicle operation a linear excitation of the entire weld 18 experiences. Furthermore, the fiber-reinforced composite component shown here differs 16 in that local material thickening 20 are provided which arc-shaped or semicircular arranged on the fiber-reinforced composite component 16 are formed.

In 6 ist das gleiche faserverstärkte Verbundbauteil 16 wie in 5 in einer schematischen Schnittansicht gezeigt. Das faserverstärkte Verbundbauteil 16 erfährt eine linienförmige Anregung mit einer oder mehreren Anregungsfrequenzen und einer oder mehreren Anregungsamplituden über die linienförmig ausgebildete Anregungsposition 22. Im Gegensatz zu den in den 1 bis 4 gezeigten Fällen, in welchen das faserverstärkte Verbundbauteil 10 jeweils eine punktförmige Anregung erfährt, breiten sich die Schwingungen in dem faserverstärkten Verbundbauteil 16 entsprechend der linienförmigen Anregung nicht in sich konzentrisch ausbreitenden Wellen in dem faserverstärkten Verbundbauteil 16, sondern im Wesentlichen in Form von bogen- oder halbkreisförmigen Wellen in dem faserverstärkten Verbundbauteil 16 aus. Entsprechend dieser Schwingungsausbreitung sind die lokalen Materialverdickungen 20 ebenfalls halbkreis- bzw. bogenförmig ausgebildet, sodass eine besonders gute Dämpfung der aus der linienförmigen Anregung resultierenden Schwingungen und Schwingungsamplituden erfolgen kann, sodass die Geräuschemissionen des faserverstärkten Verbundbauteils 16 auf besonders gute Weise reduziert bzw. gedämpft werden können.In 6 is the same fiber-reinforced composite component 16 as in 5 shown in a schematic sectional view. The fiber-reinforced composite component 16 experiences a linear excitation with one or more excitation frequencies and one or more excitation amplitudes over the linear excitation position 22 , Unlike in the 1 to 4 shown cases in which the fiber-reinforced composite component 10 each experiences a point-like excitation, the vibrations propagate in the fiber-reinforced composite component 16 in accordance with the linear excitation not in concentric propagating waves in the fiber reinforced composite component 16 but substantially in the form of arcuate or semi-circular waves in the fiber-reinforced composite component 16 out. According to this vibration propagation are the local material thickening 20 also formed semicircular or arcuate, so that a particularly good damping of the resulting linear excitation vibrations and vibration amplitudes can be done so that the noise emissions of the fiber-reinforced composite component 16 can be reduced or damped in a particularly good way.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • EP 0934180 B2 [0003, 0009] EP 0934180 B2 [0003, 0009]

Claims (10)

Verfahren zur konstruktiven Auslegung eines akustikgerechten faserverstärkten Verbundbauteils (10, 16), insbesondere eines Faser-Kunststoff-Verbundbauteils für einen Kraftwagen, mit den Schritten: – Einleiten von zumindest einer Anregung mit wenigstens einer Anregungsfrequenz (f1, f2, f3) und wenigstens einer Anregungsamplitude an einer vorgebbaren Anregungsposition (14, 22) des faserverstärkten Verbundbauteils (10, 16); – Ermitteln von aus der Anregung resultierenden, ein Schwingungsverhalten des faserverstärkten Verbundbauteils (10, 16) charakterisierenden Schwingungsamplituden; und – Vorsehen von zumindest einer lokalen Materialverdickung (12, 20) an dem faserverstärkten Verbundbauteil (10, 16) in Abhängigkeit von wenigstens einer der Schwingungsamplituden, welche einen vorgebbaren Schwellenwert überschreitet.Method for structurally designing an acoustically acceptable fiber-reinforced composite component ( 10 . 16 ), in particular of a fiber-plastic composite component for a motor vehicle, with the steps: - introducing at least one excitation with at least one excitation frequency (f 1 , f 2 , f 3 ) and at least one excitation amplitude at a predefinable excitation position ( 14 . 22 ) of the fiber-reinforced composite component ( 10 . 16 ); Determining the excitation-resultant, a vibration behavior of the fiber-reinforced composite component ( 10 . 16 ) characterizing vibration amplitudes; and - providing at least one local material thickening ( 12 . 20 ) on the fiber-reinforced composite component ( 10 . 16 ) as a function of at least one of the oscillation amplitudes, which exceeds a predefinable threshold value. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine lokale Materialverdickung (12, 20) an der wenigstens einen vorgebbaren Anregungsposition (14, 22) des faserverstärkten Verbundbauteils (10, 16) vorgesehen wird.Method according to claim 1, characterized in that at least one local material thickening ( 12 . 20 ) at the at least one predeterminable excitation position ( 14 . 22 ) of the fiber-reinforced composite component ( 10 . 16 ) is provided. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von ringförmigen lokalen Materialverdickungen (12) an dem faserverstärkten Verbundbauteil (10) konzentrisch um die wenigstens eine vorgebbare Anregungsposition (14) angeordnet vorgesehen werden.Method according to one of claims 1 or 2, characterized in that a plurality of annular local material thickening ( 12 ) on the fiber-reinforced composite component ( 10 ) concentrically about the at least one predeterminable excitation position ( 14 ) are arranged. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die ringförmigen lokalen Materialverdickungen (12) mit einem radialen Abstand (A1, A2, A3) voneinander angeordnet vorgesehen werden, welcher einem Viertel der Wellenlänge (λ) einer vorgebbaren Anregungsfrequenz (f1, f2, f3) entspricht.Method according to claim 3, characterized in that the annular local material thickenings ( 12 ) are provided with a radial distance (A 1 , A 2 , A 3 ) arranged one another, which corresponds to a quarter of the wavelength (λ) of a predetermined excitation frequency (f 1 , f 2 , f 3 ). Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die ringförmigen lokalen Materialverdickungen (12) mit einem unterschiedlichen radialen Abstand (A1, A2, A3) voneinander angeordnet vorgesehen werden.Method according to claim 3, characterized in that the annular local material thickenings ( 12 ) are provided with a different radial distance (A 1 , A 2 , A 3 ) arranged one another. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von mäanderförmigen lokalen Materialverdickungen (12) an dem faserverstärkten Verbundbauteil (10) konzentrisch um die wenigstens eine vorgebbare Anregungsposition (14) angeordnet vorgesehen werden.A method according to claim 1, characterized in that a plurality of meandering local material thickenings ( 12 ) on the fiber-reinforced composite component ( 10 ) concentrically about the at least one predeterminable excitation position ( 14 ) are arranged. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass strahlförmige lokale Materialverdickungen (12, 20) an dem faserverstärkten Verbundbauteil (10) radial von der zumindest einen vorgebbaren Anregungsposition (14, 22) ausgehend angeordnet vorgesehen werden.A method according to claim 1, characterized in that jet-shaped local material thickening ( 12 . 20 ) on the fiber-reinforced composite component ( 10 ) radially from the at least one predeterminable excitation position ( 14 . 22 ) can be provided starting out arranged. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die lokale Materialverdickung (12, 20) mittels einer Anhäufung von Matrixharz und/oder Fasern ausgebildet wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the local material thickening ( 12 . 20 ) is formed by means of an accumulation of matrix resin and / or fibers. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bestimmen des Schwingungsverhaltens mithilfe einer Simulation erfolgt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the determination of the vibration behavior takes place by means of a simulation. Faserverstärktes Verbundbauteil (10, 16), insbesondere Faser-Kunststoff-Verbundbauteil für einen Kraftwagen, dadurch gekennzeichnet, dass das faserverstärkte Verbundbauteil (10, 16) an zumindest einer vorgebbaren Position (14, 22) wenigstens eine lokale Materialverdickung (12, 20) aufweist, wodurch bei Einleitung von zumindest einer vorgebbaren Anregung mit wenigstens einer Anregungsfrequenz (f1, f2, f3) und wenigstens einer Anregungsamplitude an einer vorgebbaren Anregungsposition (14, 22) des faserverstärkten Verbundbauteils (10, 16) sämtliche ein entsprechendes Schwingungsverhalten des faserverstärkten Verbundbauteils (10, 16) charakterisierende Schwingungsamplituden einen Wert unterhalb eines jeweilig vorgebbaren Schwellenwerts aufweisen.Fiber-reinforced composite component ( 10 . 16 ), in particular fiber-plastic composite component for a motor vehicle, characterized in that the fiber-reinforced composite component ( 10 . 16 ) at least one predefinable position ( 14 . 22 ) at least one local material thickening ( 12 . 20 ), whereby upon initiation of at least one predeterminable excitation with at least one excitation frequency (f 1 , f 2 , f 3 ) and at least one excitation amplitude at a preselectable excitation position ( 14 . 22 ) of the fiber-reinforced composite component ( 10 . 16 ) all a corresponding vibration behavior of the fiber-reinforced composite component ( 10 . 16 ) characterized vibration amplitudes have a value below a respective predeterminable threshold value.
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