DE202020106253U1

DE202020106253U1 - Device for determining the dynamic transmission behavior of dynamically excited test bodies

Info

Publication number: DE202020106253U1
Application number: DE202020106253.0U
Authority: DE
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2020-11-02
Filing date: 2020-11-02
Publication date: 2020-11-18
Anticipated expiration: 2030-11-03

Abstract

Vorrichtung zur Bestimmung des dynamischen Übertragungsverhaltens eines Prüfkörpers aufweisend einen Lastrahmen (1) mit einer Lastverteilungsvorrichtung (2), einer Aufnahmevorrichtung (3, 3a, 3b) für einen Prüfkörper (4), mindestens einer Erregervorrichtung (5, 5a, 5b) und mindestens einer Messvorrichtung (6), wobei
die Aufnahmevorrichtung (3, 3a, 3b) an einer Lasteingangsseite (E) einen ersten Aufnehmer (3a) und an einer der Lasteingangsseite (E) gegenüberliegend angeordneten Lastausgangsseite (A) einen zweiten Aufnehmer (3b) aufweist, zwischen denen der Prüfkörper (4) starr befestigbar ist, wobei
der erste Aufnehmer (3a) mit mindestens einem ersten Lagerelement (7) an der Lastverteilungsvorrichtung (2) des Lastrahmens (1) befestigt ist,
der zweite Aufnehmer (3b) mit mindestens einem zweiten Lagerelement (8) am Lastrahmen (1) befestigt ist,
das mindestens eine erste Lagerelement (7) und das mindestens eine zweite Lagerelement (8) ausgebildet sind, die Aufnahmevorrichtung (3, 3a, 3b) mit dem Prüfkörper (4) im Lastrahmen (1) entlang mindestens einer definierten Anregungsrichtung in einer Frei-Frei-Lagerung zu lagern, und
die Lastverteilungseinrichtung (2) und die Aufnahmevorrichtung (3, 3a, 3b) ausgebildet sind, eine statische Vorlast, die auf die Lastverteilungseinrichtung wirkt, in den Prüfkörper (4) entlang eines Lastpfades, der zwischen dem mindestens einen ersten Lagerelement (7) und dem mindestens einen zweiten Lagerelement (8) von der Lasteingangsseite (E) durch den Prüfkörper (4) in Richtung der Lastausgangsseite (A) verläuft, einzubringen,
die mindestens eine Erregervorrichtung (5, 5a, 5b) ausgebildet ist, den Prüfkörper (4) jeweils am ersten Aufnehmer oder am zweiten Aufnehmer entlang der mindestens einen Anregungsrichtung mit einer Erregerkraft dynamisch anzuregen, und
die mindestens eine Messvorrichtung (6) ausgebildet ist, wenn die Erregervorrichtung (5, 5a, 5b) den Prüfkörper (4) am ersten Aufnehmer (3a) anregt, die Erregerkraft am ersten Aufnehmer (3a) und einen Schwingweg und/oder eine Schwinggeschwindigkeit und/oder eine Schwingbeschleunigung am ersten Aufnehmer (3a) und am zweiten Aufnehmer (3b) zu messen, und wenn die Erregervorrichtung den Prüfkörper (4) am zweiten Aufnehmer (3b) anregt, die Erregerkraft am zweiten Aufnehmer (3b) und einen Schwingweg und/oder eine Schwinggeschwindigkeit und/oder eine Schwingbeschleunigung am ersten Aufnehmer (3a) und am zweiten Aufnehmer (3b) zu messen.

Device for determining the dynamic transmission behavior of a test body having a load frame (1) with a load distribution device (2), a receiving device (3, 3a, 3b) for a test body (4), at least one excitation device (5, 5a, 5b) and at least one Measuring device (6), wherein
the receiving device (3, 3a, 3b) has a first transducer (3a) on a load input side (E) and a second transducer (3b) on a load output side (A) arranged opposite the load input side (E), between which the test body (4) can be rigidly fastened, with
the first transducer (3a) is attached to the load distribution device (2) of the load frame (1) by at least one first bearing element (7),
the second sensor (3b) is attached to the load frame (1) by at least one second bearing element (8),
the at least one first bearing element (7) and the at least one second bearing element (8) are formed, the receiving device (3, 3a, 3b) with the test body (4) in the load frame (1) along at least one defined excitation direction in a free-free -Storage to store, and
the load distribution device (2) and the receiving device (3, 3a, 3b) are formed, a static preload, which acts on the load distribution device, in the test body (4) along a load path between the at least one first bearing element (7) and the at least one second bearing element (8) from the The load input side (E) runs through the test body (4) in the direction of the load output side (A),
the at least one excitation device (5, 5a, 5b) is designed to dynamically excite the test body (4) on the first transducer or on the second transducer along the at least one excitation direction with an excitation force, and
the at least one measuring device (6) is formed when the excitation device (5, 5a, 5b) excites the test body (4) on the first transducer (3a), the excitation force on the first transducer (3a) and an oscillation path and / or an oscillation speed and / or to measure an oscillation acceleration on the first transducer (3a) and on the second transducer (3b), and when the excitation device excites the test body (4) on the second transducer (3b), the excitation force on the second transducer (3b) and a vibration path and / or to measure an oscillation speed and / or an oscillation acceleration on the first transducer (3a) and on the second transducer (3b).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung des dynamischen Übertragungsverhaltens von dynamisch angeregten Prüfkörpern, insbesondere elastischen Bauteilen, wie Aggregatelagern und Fahrwerkslagern.The present invention relates to a device for determining the dynamic transmission behavior of dynamically excited test bodies, in particular elastic components such as assembly bearings and chassis bearings.

Mechanische Schwingungen können in komplexen Systemen, wie etwa in Fahrzeugen, Maschinenanlagen oder Gebäuden, die aus verschiedenen Komponenten oder Materialien bestehen, auf unterschiedlichen Übertragungspfaden übertragen werden. Die resultierenden Schall- und Schwingungsphänomene können je nach Intensität und Frequenzbereich vom Menschen akustisch, taktil oder auch visuell wahrgenommen und als angenehmen oder unangenehm empfunden werden. In Kraftfahrzeugen treten beispielsweise bei elektromotorischen Antrieben im Vergleich zu Verbrennungsmotoren wesentlich höhere Frequenzanteile auf, die oft einen sehr tonalen Charakter haben und deshalb selbst bei geringen Schalldruckpegeln vom Menschen sehr gut wahrnehmbar sind. Ein wichtiges Übertragungsglied in der Kette von Schwingungsanregungen durch den Elektroantrieb bis hin zur Schallwahrnehmung am Fahrerohr ist dabei das Aggregatelager.Mechanical vibrations can be transmitted on different transmission paths in complex systems such as vehicles, machinery or buildings that consist of different components or materials. The resulting sound and vibration phenomena can be perceived acoustically, tactilely or visually, depending on the intensity and frequency range, and perceived as pleasant or unpleasant. In motor vehicles, for example, with electric motor drives, compared to internal combustion engines, significantly higher frequency components occur, which often have a very tonal character and can therefore be very easily perceived by humans even at low sound pressure levels. The assembly mount is an important link in the chain of vibration excitations from the electric drive through to the perception of sound at the driver's ear.

Für das Verständnis und die Optimierung der auftretenden Geräusch- und bzw. oder Schwingungsphänomene stellt sich daher die Aufgabe, das dynamische Übertragungsverhalten der Übertragungsglieder zu bestimmen. Dabei wird zur Beschreibung des Übertragungsverhaltens in Analogie zu elektrischen Netzwerken häufig auf ein mechanisches Multipol-Modell zurückgegriffen, mit dem die Übertragungseigenschaften in Abhängigkeit von einer Erregerkraft und bzw. oder einem Erregermoment und einem Schwingweg, einer Schwinggeschwindigkeit oder einer Schwingbeschleunigung an der Lasteingangsseite und der Lastausgangsseite des zu untersuchenden Übertragungsglieds beschrieben werden kann.In order to understand and optimize the noise and / or vibration phenomena that occur, the task is therefore to determine the dynamic transmission behavior of the transmission elements. A mechanical multipole model is often used to describe the transmission behavior in analogy to electrical networks, with which the transmission properties are dependent on an excitation force and / or an excitation torque and an oscillation path, an oscillation speed or an oscillation acceleration on the load input side and the load output side of the transmission link to be examined can be described.

Aus dem Stand der Technik sind bisher Motorlagerprüfstände bekannt, mit denen die dynamischen Transfereigenschaften von Aggregatelagern unter einer statischen Vorlast im Frequenzbereich des Motorstuckerns von Verbrennungsmotoren gemessen werden können. Die Messungen werden unter einer Blockierkraftrandbedingung, d. h. bei fester Einspannung des Prüfkörpers auf der Lastausgangsseite, durchgeführt. Bei höheren Anregungsfrequenzen treten in den Prüfständen allerdings vermehrt Eigenschwingungen auf, die verlässliche Messungen erschweren. Bei Anregungsfrequenzen über 2 kHz kann der Einfluss der Eigenschwingungen auf das Messergebnis selbst durch eine konstruktive Versteifung der Prüfstände oder durch zusätzliche Entkopplungsmechanismen nicht mehr verhindert werden.Engine bearing test stands are known from the prior art, with which the dynamic transfer properties of assembly bearings can be measured under a static preload in the frequency range of the engine chugging of internal combustion engines. The measurements are made under a blocking force boundary condition, i.e. H. with the test body firmly clamped on the load output side. At higher excitation frequencies, however, more natural vibrations occur in the test stands, which make reliable measurements more difficult. With excitation frequencies above 2 kHz, the influence of the natural vibrations on the measurement result can no longer be prevented even by constructive stiffening of the test stands or by additional decoupling mechanisms.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung bereitzustellen, mit der dynamische Übertragungseigenschaften von dynamisch angeregten Prüfkörpern, insbesondere die Eingangs-, Ausgangs- und bzw. oder Transfersteifigkeit, unter einer statischen Vorlast zuverlässig, besonders auch bei hochfrequenten Anregungen über 2 kHz, bestimmt werden können.The present invention is therefore based on the object of providing a device with which dynamic transmission properties of dynamically excited test bodies, in particular the input, output and / or transfer stiffness, under a static preload, reliably, especially also with high-frequency excitations above 2 kHz, can be determined.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Vorrichtung nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.This object is achieved according to the invention by the device according to claim 1. Advantageous refinements and developments are described in the dependent claims.

Eine Vorrichtung zur Bestimmung des dynamischen Übertragungsverhaltens eines Prüfkörpers weist einen Lastrahmen mit einer Lastverteilungsvorrichtung, eine Aufnahmevorrichtung für einen Prüfkörper, mindestens eine Erregervorrichtung und mindestens eine Messvorrichtung auf.A device for determining the dynamic transmission behavior of a test body has a load frame with a load distribution device, a receiving device for a test body, at least one excitation device and at least one measuring device.

Die Aufnahmevorrichtung für den Prüfkörper weist an einer Lasteingangsseite einen ersten Aufnehmer und an einer der Lasteingangsseite gegenüberliegend angeordneten Lastausgangsseite einen zweiten Aufnehmer auf, zwischen denen der Prüfkörper starr befestigbar bzw. befestigt ist. Der erste Aufnehmer ist mit mindestens einem ersten Lagerelement an der Lastverteilungsvorrichtung des Lastrahmens befestigt. Der zweite Aufnehmer ist mit mindestens einem zweiten Lagerelement am Lastrahmen befestigt. Dabei sind das mindestens eine erste Lagerelement und das mindestens eine zweite Lagerelement, ausgebildet, die Aufnahmevorrichtung mit dem Prüfkörper im Lastrahmen in einer Frei-Frei-Lagerung entlang mindestens einer definierten Anregungsrichtung zu lagern.The receiving device for the test body has a first sensor on a load input side and a second sensor on a load output side arranged opposite the load input side, between which the test body can be rigidly attached. The first pickup is attached to the load distribution device of the load frame with at least one first bearing element. The second sensor is attached to the load frame with at least one second bearing element. The at least one first bearing element and the at least one second bearing element are designed to mount the receiving device with the test body in the load frame in a free-free bearing along at least one defined excitation direction.

Die Lastverteilungsvorrichtung und die Aufnahmevorrichtung sind ausgebildet, eine statische Vorlast, die auf die Lastverteilungsvorrichtung in Richtung des Prüfkörpers wirkt, in den Prüfkörper entlang eines Lastpfades, der zwischen dem mindestens einen ersten Lagerelement und dem mindestens einen zweiten Lagerelement von der Lasteingangsseite durch den Prüfkörper in Richtung der Lastausgangsseite verläuft, einzubringen.The load distribution device and the receiving device are designed, a static preload, which acts on the load distribution device in the direction of the test body, in the test body along a load path that runs between the at least one first bearing element and the at least one second bearing element from the load input side through the test body in the direction the load output side.

Die mindestens eine Erregervorrichtung ist ausgebildet, den Prüfkörper jeweils am ersten Aufnehmer, d. h. lasteingangsseitig, oder am zweiten Aufnehmer, d. h. lastausgangsseitig, entlang der mindestens einen Anregungsrichtung mit einer Erregerkraft F dynamisch anzuregen.The at least one excitation device is designed to attach the test body to the first transducer, d. H. on the load input side, or on the second transducer, d. H. On the load output side, to dynamically excite along the at least one excitation direction with an excitation force F.

Die mindestens eine Messvorrichtung ist ausgebildet, wenn die Erregervorrichtung den Prüfkörper am ersten Aufnehmer anregt, die Erregerkraft F am ersten Aufnehmer und einen Schwingweg x und bzw. oder eine Schwinggeschwindigkeit v und bzw. oder eine Schwingbeschleunigung a am ersten Aufnehmer und am zweiten Aufnehmer zu messen, und wenn die Erregervorrichtung den Prüfkörper am zweiten Aufnehmer anregt, die Erregerkraft am zweiten Aufnehmer und einen Schwingweg x und bzw. oder eine Schwinggeschwindigkeit v und bzw. oder eine Schwingbeschleunigung a am ersten Aufnehmers und am zweiten Aufnehmers zu messen. Aus den Messdaten können die dynamischen Übertragungseigenschaften über ein mechanisches Multipol-Modell ermittelt werden.The at least one measuring device is designed when the excitation device excites the test body on the first transducer, the excitation force F on the first transducer and an oscillation path x and / or or an oscillation speed v and or or to measure an oscillation acceleration a on the first transducer and on the second transducer, and when the excitation device excites the test body on the second transducer, the excitation force on the second transducer and an oscillation path x and / or an oscillation speed v and / or or an oscillation acceleration a to be measured on the first transducer and on the second transducer. The dynamic transmission properties can be determined from the measurement data using a mechanical multipole model.

Unter einer Frei-Frei-Lagerung soll in dieser Schrift verstanden werden, dass das mindestens eine erste Lagerelement und das mindestens eine zweite Lagerelemente mit einer Steifigkeit ausgebildet sind, die im Frequenzbereich der dynamischen Anregung des Prüfkörpers, d. h. bei Anregung mit mindestens einer Erregerfrequenz f oder einem Rauschsignal, so gering ist, dass lediglich die über die Lastverteilungsvorrichtung aufgebrachte statische Vorlast vom mindestens einen ersten Lagerelement, vom mindestens einen zweiten Lagerelement und vom jeweiligen Prüfkörper aufgenommen wird, die Erregerkraft F jedoch, wenn der Prüfkörper am ersten Aufnehmer angeregt wird, am zweiten Aufnehmer minimal ist, d. h. gegen Null geht, und wenn der Prüfkörper am zweiten Aufnehmer angeregt wird, am ersten Aufnehmer minimal ist. Die Frei-Frei-Lagerung entspricht demnach einer Abschlussrandbedingung einer im Wesentlichen freien Schnelle (Frei-Frei-Abschlussrandbedingung).In this document, free-free mounting is to be understood as meaning that the at least one first bearing element and the at least one second bearing element are designed with a rigidity that is in the frequency range of the dynamic excitation of the test body, i.e. H. when excited with at least one excitation frequency f or a noise signal, is so low that only the static preload applied via the load distribution device is absorbed by the at least one first bearing element, the at least one second bearing element and the respective test body, but the excitation force F when the test body is excited at the first transducer, is minimal at the second transducer, d. H. goes to zero, and when the test body is excited at the second sensor, it is minimal at the first sensor. The free-free storage accordingly corresponds to a closing boundary condition of an essentially free speed (free-free closing boundary condition).

Eine Frei-Frei-Lagerung ist insbesondere dann gegeben, wenn das mindestens eine erste Lagerelement und das mindestens eine zweite Lagerelement derart ausgebildet sind, dass die dynamische Admittanz des mindestens einen ersten Lagerelementes und des mindestens einen zweiten Lagerelementes entlang der mindestens einen Anregungsrichtung mindestens um das 10-fache, bevorzugt um das 100-fache, größer ist als die dynamische Admittanz des Prüfkörpers entlang der mindestens einen Anregungsrichtung. Die dynamische Admittanz Y, auch Mobilität genannt, ist bei einer translatorischen Anregung als das Verhältnis der Schwinggeschwindigkeit v zur Erregerkraft F und bei einer rotatorischen Anregung als Verhältnis von Winkelgeschwindigkeit zu Erregermoment definiert. Ab einem Admittanzverhältnis der Lagerung des mindestens einen ersten und des mindestens einen zweiten Lagerelementes zum gelagerten Prüfkörper von mindestens 10 wird eine freie Schnelle zu 90 % oder mehr erreicht. Dies entspricht einem Fehler von 10 % (1 dB) oder weniger. Bei einem Admittanzverhältnis von mindestens 100 wird eine freie Schnelle zu mindestens 99 % erreicht und der Fehler beträgt 1 % oder weniger.Free-free storage is given, in particular, when the at least one first bearing element and the at least one second bearing element are designed in such a way that the dynamic admittance of the at least one first bearing element and the at least one second bearing element along the at least one excitation direction at least by 10 times, preferably 100 times, greater than the dynamic admittance of the test body along the at least one excitation direction. The dynamic admittance Y, also called mobility, is defined in the case of a translational excitation as the ratio of the oscillation speed v to the excitation force F and in the case of a rotary excitation as the ratio of the angular speed to the excitation torque. From an admittance ratio of the mounting of the at least one first and the at least one second bearing element to the mounted test body of at least 10, a free velocity of 90% or more is achieved. This corresponds to an error of 10% (1 dB) or less. With an admittance ratio of at least 100, a free velocity of at least 99% is achieved and the error is 1% or less.

Das dynamische Übertragungsverhalten kann somit über ein mechanisches Multipol-Modell unter Verwendung der dynamischen Nachgiebigkeiten, d. h. der reziproken dynamischen Steifigkeiten, bei jeweils einer lasteingangsseitigen und einer lastausgangsseitigen Frei-Frei-Abschlussrandbedingung bestimmt werden. Dies hat den Vorteil, dass keine Blockierkraftrandbedingungen mit einem Schwingweg nahe oder gleich Null (x = 0) vorliegen müssen, die für hohe Erregerfrequenzen f nicht mehr realisierbar sind. Die Vorrichtung kann daher besonders vorteilhaft für die Bestimmung von dynamischen Übertragungseigenschaften bei Anregungen bzw. Erregerfrequenzen f über 2 kHz, insbesondere über 3 kHz oder sogar 5 kHz, eingesetzt werden. Durch die Frei-Frei-Lagerung kann die Aufnahmevorrichtung im Frequenzbereich der Anregung außerdem dynamisch vom Lastrahmen oder der Umgebung entkoppelt werden, sodass Störeinflüsse durch Eigenschwingungen des Lastrahmens oder Schwingungsanregungen aus der Umgebung vermindert werden können. Anwendungsbereiche für die Vorrichtung sind beispielsweise die Bestimmung der dynamischen Übertragungseigenschaften von Fahrwerkslagern oder Aggregatelagern, wie z. B. Motorlagern, Getriebelagern oder Drehmomentstützen.The dynamic transfer behavior can thus be determined via a mechanical multipole model using the dynamic compliances, i.e. H. the reciprocal dynamic stiffnesses can be determined for a load input side and a load output side free-free end boundary condition. This has the advantage that there are no blocking force boundary conditions with an oscillation path close to or equal to zero (x = 0), which can no longer be achieved for high excitation frequencies f. The device can therefore be used particularly advantageously for the determination of dynamic transmission properties in the case of excitations or excitation frequencies f above 2 kHz, in particular above 3 kHz or even 5 kHz. As a result of the free-free storage, the recording device can also be dynamically decoupled from the load frame or the environment in the frequency range of the excitation, so that interference from natural oscillations of the load frame or oscillation excitations from the environment can be reduced. Areas of application for the device are, for example, the determination of the dynamic transmission properties of chassis bearings or assembly bearings, such as. B. engine mounts, gear mounts or torque arms.

Für die Bestimmung des dynamischen Übertragungsverhaltens können die jeweils in den Prüfkörper eingebrachte Erregerkraft F sowie der Schwingweg x und bzw. oder die Schwinggeschwindigkeit v und bzw. oder die Schwingbeschleunigung a derart gemessen werden, dass die mindestens eine Erregervorrichtung für eine erste Messung zuerst am ersten Aufnehmer befestigt ist, und den Prüfkörper am ersten Aufnehmer anregt, und anschließend für eine zweite Messung am zweiten Aufnehmer befestigt ist und den Prüfkörper am zweiten Aufnehmer anregt, oder umgekehrt. Die mindestens eine Erregervorrichtung kann daher als eine lösbar jeweils am ersten und zweiten Aufnehmer befestigbare Erregervorrichtung ausgebildet sein. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die mindestens eine Erregervorrichtung sowohl am ersten Aufnehmer als auch am zweiten Aufnehmer befestigt ist und ausgebildet ist, den Prüfkörper, unabhängig voneinander, jeweils am ersten Aufnehmer und am zweiten Aufnehmer anzuregen Die Messungen können somit ohne Lösen und Umpositionieren der mindestens einen Erregervorrichtung durchgeführt werden.To determine the dynamic transmission behavior, the excitation force F introduced into the test body and the oscillation path x and / or the oscillation speed v and / or the oscillation acceleration a can be measured in such a way that the at least one excitation device for a first measurement is first on the first transducer is attached, and excites the test body on the first transducer, and then attached for a second measurement on the second transducer and excites the test body on the second transducer, or vice versa. The at least one excitation device can therefore be designed as an excitation device that can be releasably attached to the first and second pickups. However, it can also be provided that the at least one excitation device is attached to both the first transducer and the second transducer and is designed to excite the test body independently of one another, in each case on the first transducer and on the second transducer.The measurements can thus be carried out without loosening and repositioning the at least one excitation device are carried out.

Die Erregervorrichtung kann ausgebildet sein, den Prüfkörper translatorisch und bzw. oder rotatorisch anzuregen. Die Anregung kann also mit ein bis sechs Freiheitsgraden erfolgen. Der Freiheitsgrad des mindestens einen ersten Lagerelementes und des mindestens einen zweiten Lagerelementes kann der Anregung entsprechen, wobei die Bewegungsrichtung/-richtungen der Lagerelemente in Richtung der mindestens einen Anregungsrichtung/-richtungen bzw. parallel dazu orientiert ist bzw. sind. Bevorzugt erfolgt die Anregung mit einem einzigen translatorischen oder rotatorischen Freiheitsgrad, d. h. die Erregervorrichtung kann ausgebildet sein, den Prüfkörper entlang einer Anregungsrichtung translatorisch (unidirektional) anzuregen, oder entlang zweier Anregungsrichtung derart anzuregen, dass der Prüfkörper rotatorisch angeregt ist. Das mindestens eine erste und das mindestens eine zweite Lagerelemente können entsprechend den Freiheitsgraden der Anregung als Linearlager und bzw. oder Drehlager ausgebildet sein. Bei einer translatorischen Anregung können das mindestens eine erste Lagerelement und das mindestens eine zweite Lagerelement bevorzugt als Federelement oder als Linear-Wälzlager ausgebildet sein.The excitation device can be designed to excite the test body translationally and / or rotationally. The excitation can therefore take place with one to six degrees of freedom. The degree of freedom of the at least one first bearing element and the at least one second bearing element can correspond to the excitation, the direction (s) of movement of the bearing elements being or are oriented in the direction of the at least one excitation direction (s) or parallel thereto. The excitation is preferably carried out with a single one translational or rotational degree of freedom, ie the excitation device can be designed to excite the test body translationally (unidirectional) along one excitation direction, or to excite it along two excitation directions in such a way that the test body is rotationally excited. The at least one first and the at least one second bearing element can be designed as linear bearings and / or rotary bearings according to the degrees of freedom of the excitation. In the case of a translational excitation, the at least one first bearing element and the at least one second bearing element can preferably be designed as a spring element or as a linear roller bearing.

Kommen Federelemente als das mindestens eine erste und bzw. oder das mindestens eine zweite Lagerelemente zum Einsatz, so kann bzw. können das mindestens eine erste Lagerelement und bzw. oder das mindestens eine zweite Lagerelement als Druckfeder, beispielsweise Elastomerfeder, bevorzugt Luftlager oder Stahlfeder, d. h. Schraubenfeder aus Stahl, ausgebildet sein. Stahlfedern haben den Vorteil, dass ihr Steifigkeitsverhalten annähernd linear ist und somit im Wesentlichen unabhängig von der statischen Vorlast ist. Bei einer unidirektionalen Anregung kann die Vorrichtung bevorzugt mindestens drei Federelemente, insbesondere zylindrische Stahlfedern, als erste und bzw. oder zweite Lagerelemente aufweisen, die in der Vorrichtung jeweils parallel (koaxial), bevorzugt äquidistant, zu einer Achse entlang der Wirkrichtung der statischen Vorlast, d. h. zu einer Achse entlang des Lastpfades, angeordnet sind und bevorzugt äquidistant zu dieser Achse und bzw. oder äquidistant zum jeweils benachbarten Federelement angeordnet sind.If spring elements are used as the at least one first and / or the at least one second bearing element, the at least one first bearing element and / or the at least one second bearing element can be used as a compression spring, for example an elastomer spring, preferably an air bearing or steel spring, i.e. . H. Steel coil spring formed. Steel springs have the advantage that their stiffness behavior is approximately linear and is therefore essentially independent of the static preload. In the case of unidirectional excitation, the device can preferably have at least three spring elements, in particular cylindrical steel springs, as first and / or second bearing elements, which in the device are each parallel (coaxial), preferably equidistant, to an axis along the effective direction of the static preload, i.e. . H. to an axis along the load path, and are preferably arranged equidistant from this axis and / or equidistant from the respective adjacent spring element.

Für die Anregung des Prüfkörpers kann die Erregervorrichtung mindestens einen Impulshammer und bzw. oder mindestens einen Shaker oder Aktuator aufweisen. Der mindestens eine Impulshammer kann ausgebildet sein, die Erregerkraft F mittels eines einzelnen mechanischen Impulses in den Prüfkörper einzubringen, d. h. den Prüfkörper mittels eines einzelnen mechanischen Impulses anzuregen. Der mindestens eine Shaker oder Aktuator kann ausgebildet sein, die Erregerkraft F mit mindestens einer, bevorzugt konstanten, Erregerfrequenz f in den Prüfkörper einzubringen, d. h. den Prüfkörper mit einer definierten Erregerfrequenz f periodisch anzuregen. Ferner kann es auch vorgesehen sein, den Prüfkörper mit einem Rauschsignal anzuregen. Dabei können insbesondere Anregungen mit verschiedenen Erregerfrequenzen f und Amplituden überlagert werden.For the excitation of the test body, the excitation device can have at least one impact hammer and / or at least one shaker or actuator. The at least one impact hammer can be designed to introduce the excitation force F into the test body by means of a single mechanical impulse, i. H. stimulate the test body by means of a single mechanical impulse. The at least one shaker or actuator can be designed to introduce the excitation force F into the test body with at least one, preferably constant, excitation frequency f, ie. H. periodically excite the test body with a defined excitation frequency f. Furthermore, it can also be provided to excite the test body with a noise signal. In particular, excitations with different excitation frequencies f and amplitudes can be superimposed.

Der Prüfkörper wird typischerweise entlang einer horizontalen oder vertikalen Achse durch den Massenschwerpunkt des ersten Aufnehmers und bzw. oder des zweiten Aufnehmers, auf der auch der Massenschwerpunkt des Prüfkörpers angeordnet sein kann, angeregt, d. h. die mindestens eine Anregungsrichtung kann entlang einer horizontalen oder vertikalen Achse (bezogen auf das Weltkoordinatensystem) durch den Massenschwerpunkt des ersten Aufnehmers und bzw. oder des zweiten Aufnehmers verlaufen.The test body is typically excited along a horizontal or vertical axis through the center of gravity of the first transducer and / or of the second transducer, on which the center of mass of the test body can also be arranged, i.e. H. the at least one excitation direction can run along a horizontal or vertical axis (in relation to the world coordinate system) through the center of gravity of the first transducer and / or the second transducer.

Der mindestens eine Shaker oder Aktuator kann insbesondere ausgebildet sein, die Erregerkraft F mit mindestens einer Erregerfrequenz f oder mit einem Rauschsignal aus einem Frequenzbereich zwischen f > 2 kHz und f ≤ 10 kHz, bevorzugt zwischen f > 3 kHz und f ≤ 10 kHz, besonders bevorzugt zwischen f ≥ 5 kHz und f ≤ 10 kHz in den Prüfkörper einzubringen. Die maximale Stärke der Erregerkraft F ist abhängig von der Entkopplungswirkung bzw. Dämpfung des jeweiligen Prüfkörpers und kann sich auch nach der Messempfindlichkeit der Sensoren für die Schwingungsgrößen richten. Sie kann zwischen 0,1 mN und 10 N pro Shaker bzw. Aktuator betragen.The at least one shaker or actuator can in particular be designed to generate the excitation force F with at least one excitation frequency f or with a noise signal from a frequency range between f> 2 kHz and f 10 kHz, preferably between f> 3 kHz and f 10 kHz, in particular preferably between f ≥ 5 kHz and f ≤ 10 kHz in the test specimen. The maximum strength of the excitation force F depends on the decoupling effect or damping of the respective test body and can also be based on the measurement sensitivity of the sensors for the vibration variables. It can be between 0.1 mN and 10 N per shaker or actuator.

Vorzugsweise kann der mindestens eine Aktuator als elektrodynamischer Aktuator oder als piezoelektrischer Aktuator ausgebildet sein. Besonders bevorzugt kann der Aktuator als Piezo-Stapelaktuator ausgebildet sein. Piezo-Stapelaktuatoren haben den Vorteil, dass sie eine hohe Erregerkraft F bei einem vergleichsweise geringen Anregungsweg in den Prüfkörper einbringen können und sehr platzsparend ausgebildet werden können.The at least one actuator can preferably be designed as an electrodynamic actuator or as a piezoelectric actuator. The actuator can particularly preferably be designed as a piezo stack actuator. Piezo stack actuators have the advantage that they can introduce a high excitation force F into the test body with a comparatively small excitation path and can be designed to be very space-saving.

Für das Aufbringen der statischen Vorlast kann es vorgesehen sein, dass die Vorrichtung ein Vorlastsystem aufweist, das ausgebildet ist, die statische Vorlast mechanisch, hydraulisch, pneumatisch, elektrisch oder mittels Schwerkraft einer Masse auf die Lastverteilungsvorrichtung aufzubringen. Besonders vorteilhaft kann die Vorrichtung eine Lastverteilungsvorrichtung aufweisen, die als eine entlang der Wirkrichtung der statischen Vorlast verfahrbare Traverse ausgebildet ist, sowie ein hydraulisches Vorlastsystem, das ausgebildet ist, die statische Vorlast auf die Lastverteilungsvorrichtung aufzubringen.To apply the static preload, it can be provided that the device has a preload system which is designed to apply the static preload to the load distribution device mechanically, hydraulically, pneumatically, electrically or by means of the force of gravity of a mass. The device can particularly advantageously have a load distribution device, which is designed as a traverse that can be moved along the effective direction of the static preload, and a hydraulic preload system that is designed to apply the static preload to the load distribution device.

Der Lastrahmen kann einseitig offen ausgebildet sein und bzw. oder ein festes Fundament umfassen. Bevorzugt kann der Lastrahmen als geschlossener Lastrahmen ausgebildet sein. Werden mehrere parallel zueinander angeordnete erste und bzw. oder zweite Lagerelemente verwendet, so können die Lastverteilungsvorrichtung und bzw. oder der Lastrahmen ausgebildet sein, die statische Vorlast zu gleichen Anteilen, d. h. als gleichförmige Flächenlast, in die Lagerelemente einzubringen.The load frame can be designed to be open on one side and / or comprise a solid foundation. The load frame can preferably be designed as a closed load frame. If a plurality of first and / or second bearing elements arranged parallel to one another are used, the load distribution device and / or the load frame can be designed to equalize the static preload, ie. H. as a uniform surface load to be introduced into the bearing elements.

Die Aufnahmevorrichtung bzw. der erste Aufnehmer und der zweite Aufnehmer sowie das mindestens eine erste Lagerelement und das mindestens eine zweite Lagerelement können in der Vorrichtung bevorzugt derart angeordnet sein, dass ihre Massenschwerpunkte im Ruhezustand, das heißt ohne dynamische Anreugung, auf oder symmetrisch zu einer horizontalen oder vertikalen Achse (bezogen auf das Weltkoordinatensystem) angeordnet sind, auf der auch der Massenschwerpunkt des Prüfkörpers angeordnet sein kann.The receiving device or the first receiving device and the second receiving element as well as the at least one first bearing element and the at least one second bearing element can preferably be arranged in the device in such a way that their centers of mass in the resting state, i.e. without dynamic excitation, are arranged on or symmetrically to a horizontal or vertical axis (based on the world coordinate system) on which the center of mass of the test body can also be arranged.

Der erste Aufnehmer und bzw. oder der zweite Aufnehmer können aus mehreren Komponenten oder jeweils einteilig aus einem einzigen Stück, d. h. aus einer zusammenhängenden, bevorzugt homogenen, Masse ausgebildet sein. Besonders bevorzugt können der erste Aufnehmer und bzw. oder der zweite Aufnehmer jeweils als starre Körper ausgebildet sein und bzw. oder eine definierte dynamische Admittanz im Frequenzbereich der Anregung bzw. der Erregerfrequenz f aufweisen. Sind die dynamischen Admittanzen des ersten und des zweiten Aufnehmers bekannt, so kann der Einfluss der Aufnehmer sowohl bei der Auslegung der Vorrichtung für bestimmte Prüfkörper und statische Vorlasten als auch bei der Korrektur der Messungen hinsichtlich etwaiger Eigenfrequenzen der Aufnehmer, beispielsweise mit Hilfe einer dynamischen Substrukturierung, gezielt berücksichtigt werden.The first transducer and / or the second transducer can consist of several components or each in one piece from a single piece, i. H. be formed from a cohesive, preferably homogeneous, mass. Particularly preferably, the first sensor and / or the second sensor can each be designed as a rigid body and / or have a defined dynamic admittance in the frequency range of the excitation or the excitation frequency f. If the dynamic admittances of the first and second transducers are known, the influence of the transducers can be used both when designing the device for certain test specimens and static preloads and when correcting the measurements with regard to any natural frequencies of the transducers, for example with the aid of dynamic substructuring are specifically taken into account.

Vorteilhaft weisen der erste Aufnehmer und der zweite Aufnehmer im Frequenzbereich der Anregung bzw. der Erregerfrequenz f maximal zwei Eigenfrequenzen, bevorzugt eine Eigenfrequenz und besonders bevorzugt keine Eigenfrequenzen auf. Die dynamischen Admittanzen und etwaigen Eigenfrequenzen des ersten Aufnehmers und des zweiten Aufnehmers können im Frequenzbereich der Anregung bzw. der Erregerfrequenz f experimentell oder numerisch unter Verwendung eines Finite-Elemente-Modells bestimmt werden.In the frequency range of the excitation or the excitation frequency f, the first pickup and the second pickup advantageously have a maximum of two natural frequencies, preferably one natural frequency and particularly preferably no natural frequencies. The dynamic admittances and any natural frequencies of the first transducer and the second transducer can be determined experimentally or numerically using a finite element model in the frequency range of the excitation or the excitation frequency f.

Die Aufnahmevorrichtung bzw. der erste Aufnehmer und der zweite Aufnehmer können bevorzugt ausgebildet sein, einen spiegelsymmetrischen Prüfkörper mit mindestens einer Symmetrieebene oder einen rotationssymmetrischen Prüfkörper mit einer Symmetrieachse derart aufzunehmen, dass die statische Vorlast und bzw. oder Erregerkraft F der Erregervorrichtung entlang einer Achse in den Prüfkörper eingebracht wird, die in der mindestens einen Symmetrieebene des Prüfkörpers oder entlang der Symmetrieachse des Prüfkörpers verläuft.The receiving device or the first sensor and the second sensor can preferably be designed to receive a mirror-symmetrical test body with at least one plane of symmetry or a rotationally symmetrical test body with an axis of symmetry in such a way that the static preload and / or excitation force F of the excitation device along an axis in the Test body is introduced, which runs in the at least one plane of symmetry of the test body or along the axis of symmetry of the test body.

Der erste Aufnehmer und bzw. oder der zweite Aufnehmer sind bevorzugt spiegelsymmetrisch mit mindestens einer Symmetrieebene oder rotationssymmetrisch mit einer Symmetrieachse, beispielsweise zylinderförmig, ausgebildet, und derart angeordnet, dass die statische Vorlast und bzw. oder die Erregerkraft F entlang einer Achse, die in der mindestens einen Symmetrieebene des jeweiligen Aufnehmers oder entlang der Symmetrieachse des jeweiligen Aufnehmers verläuft, in den Prüfkörper einbracht werden kann bzw. können. Das Übertragungsverhalten des Prüfkörpers kann dadurch wesentlich effizienter unter Ausnutzung der jeweiligen Symmetrie bestimmt werden.The first transducer and / or the second transducer are preferably mirror-symmetrical with at least one plane of symmetry or rotationally symmetrical with an axis of symmetry, for example cylindrical, and are arranged in such a way that the static preload and / or the excitation force F along an axis that is in the at least one plane of symmetry of the respective transducer or along the axis of symmetry of the respective transducer, into which the test body can or can be introduced. The transmission behavior of the test body can thus be determined much more efficiently using the respective symmetry.

Die mindestens eine Messvorrichtung kann für die Messung der Erregerkraft F bevorzugt einen dynamischen Kraftsensor, insbesondere einen ICP-Kraftsensor (integrated circuit piezoelectric) bzw. lEPE-Kraftsensor (integrated electronics piezoelectric) oder einen ladungsbasierten Kraftsensor aufweisen. Es kann vorgesehen sein, dass der mindestens eine Kraftsensor in den mindestens einen Impulshammer, Shaker oder Aktuator der Erregervorrichtung integriert ist.The at least one measuring device can preferably have a dynamic force sensor for measuring the excitation force F, in particular an ICP force sensor (integrated circuit piezoelectric) or IEPE force sensor (integrated electronics piezoelectric) or a charge-based force sensor. It can be provided that the at least one force sensor is integrated into the at least one impact hammer, shaker or actuator of the excitation device.

Für die Messung der Schwinggrößen kann die Messvorrichtung bevorzugt Sensoren aufweisen, die ausgebildet sind, den Schwingweg x, die Schwinggeschwindigkeit v und bzw. oder die Schwingbeschleunigung a in jeweils drei voneinander unabhängigen, bevorzugt orthogonalen Raumrichtungen, d. h. triaxial, zu messen. Für die Messung der Schwingbeschleunigung a kann die mindestens eine Messvorrichtung jeweils mindestens einen dynamischen Beschleunigungssensor am ersten Aufnehmer und am zweiten Aufnehmer aufweisen, insbesondere einen ICP-Beschleunigungssensor (integrated circuit piezoelectric) oder einen IEPE-Beschleunigungssensor (integrated electronics piezoelectric). Besonders bevorzugt kann die Messvorrichtung einen Impedanzmesskopf für die Messung der Erregerkraft F und der Schwingbeschleunigung a, beispielsweise eine Kombination aus ICP-Kraftsensor und ICP-Vibrationssensor, aufweisen. Dieser hat den Vorteil, dass beide Größen an derselben Position am jeweiligen Aufnehmer gemessen werden können und die Messvorrichtung platzsparen ausgebildet werden kann.For the measurement of the oscillation variables, the measuring device can preferably have sensors which are designed to measure the oscillation path x, the oscillation speed v and / or the oscillation acceleration a in three mutually independent, preferably orthogonal spatial directions, i.e. H. triaxial to measure. For measuring the vibration acceleration a, the at least one measuring device can each have at least one dynamic acceleration sensor on the first transducer and on the second transducer, in particular an ICP acceleration sensor (integrated circuit piezoelectric) or an IEPE acceleration sensor (integrated electronics piezoelectric). The measuring device can particularly preferably have an impedance measuring head for measuring the excitation force F and the oscillation acceleration a, for example a combination of ICP force sensor and ICP vibration sensor. This has the advantage that both variables can be measured at the same position on the respective transducer and the measuring device can be designed to save space.

Es kann vorgesehen sein, dass die Messvorrichtung mindestens eine Gruppe von mindestens drei Sensoren aufweist, die jeweils ausgebildet sein können, einen Schwingweg x, eine Schwinggeschindigkeit v und bzw. oder eine Schwingbeschleunigung a in jeweils drei voneinander unabhängigen, bevorzugt zueinander orthogonalen, Raumrichtungen zu messen. Die mindestens drei Sensoren können jeweils an einer definierten Position in drei voneinander unabhängigen, bevorzugt zueinander orthogonalen, Raumrichtung in einem definierten Abstand, bevorzugt äquidistant, zu einer Messstelle am ersten Aufnehmer oder am zweiten Aufnehmer angeordnet sein. Die mindestens drei Sensoren können dabei an einer Oberfläche des jeweiligen ersten oder zweiten Aufnehmers befestigt oder in die Oberfläche des jeweiligen ersten oder zweiten Aufnehmers integriert bzw. eingebettet sein.It can be provided that the measuring device has at least one group of at least three sensors, each of which can be designed to measure an oscillation path x, an oscillation speed v and / or an oscillation acceleration a in three mutually independent, preferably mutually orthogonal, spatial directions . The at least three sensors can each be arranged at a defined position in three mutually independent, preferably mutually orthogonal, spatial directions at a defined distance, preferably equidistant, from a measuring point on the first transducer or on the second transducer. The at least three sensors can be attached to a surface of the respective first or second transducer or integrated or embedded in the surface of the respective first or second transducer.

Alternativ können die mindestens drei Sensoren in einer Rotationsmessvorrichtung angeordnet sein, wobei die Rotationsmessvorrichtung mit den mindestens drei Sensoren und einem Fixierkörper gebildet ist, der am ersten Aufnehmer oder am zweiten Aufnehmer an einer Messstelle, bevorzugt lösbar, befestigt ist, und die mindestens drei Sensoren an oder in dem Fixierkörper derart angeordnet sind, dass die mindestens drei Sensoren jeweils an einer definierten Position in drei voneinander unabhängigen, bevorzugt zueinander orthogonalen, Raumrichtung in einem definierten Abstand, bevorzugt äquidistant, zu der Messstelle am ersten Aufnehmer oder am zweiten Aufnehmer angeordnet sind. Die mindestens drei Sensoren können auf der Oberfläche des Fixierkörpers angeordnet sein, in die Oberfläche des Fixierkörpers eingebettet sein und bzw. oder im Inneren des Fixierkörpers angeordnet sein. Aus den richtungsabhängig gemessenen Schwinggrößen der Sensoren sowie den Positionen bzw. Abständen der Sensoren in Bezug auf die jeweilige Messstelle können somit über eine Transformation die translatorischen und bzw. oder rotatorischen Schwingbewegungen an der jeweiligen Messstelle, die auch als virtueller Punkt bezeichnet werden kann, bestimmt werden. An der Messstelle können also jeweils bis zu sechs Freiheitsgrade bestimmt werden.Alternatively, the at least three sensors can be arranged in a rotation measuring device, the rotation measuring device being formed with the at least three sensors and a fixing body which is attached to the first transducer or to the second transducer at a measuring point, preferably detachably, and the at least three sensors to or are arranged in the fixing body in such a way that the at least three sensors are each arranged in a defined position in three mutually independent, preferably mutually orthogonal, spatial directions at a defined distance, preferably equidistant, from the measuring point on the first transducer or on the second transducer. The at least three sensors can be arranged on the surface of the fixing body, embedded in the surface of the fixing body and / or be arranged in the interior of the fixing body. From the direction-dependently measured vibration quantities of the sensors and the positions or distances of the sensors in relation to the respective measuring point, the translational and / or rotary oscillating movements at the respective measuring point, which can also be referred to as a virtual point, can be determined via a transformation . So up to six degrees of freedom can be determined at the measuring point.

Die Rotationsmessvorrichtung bzw. der Fixierkörper können an einer Oberfläche des ersten oder zweiten Aufnehmers, an der die jeweilige Messstelle angeordnet sein kann, in direktem, d. h. unmittelbar berührendem, Kontakt zu der jeweiligen Messstelle, bevorzugt lösbar, befestigt sein, sodass die Sensoren starr mit der jeweiligen Messstelle verbunden sind. Die Rotationsmessvorrichtung bzw. der Fixierkörper kann hierfür bevorzugt eine Ankoppelfläche mit einem Kontaktpunkt zur Messstelle aufweisen. Die Ankoppelfläche kann kongruent geformt zu der Oberfläche des jeweils ersten oder zweiten Aufnehmers ausgebildet sein kann, an der die Messstelle angeordnet ist. Es kann auch vorgesehen sein, dass der erste Aufnehmer oder der zweite Aufnehmer an der Oberfläche, an der die jeweilige Messstelle angeordnet ist, Vertiefungen oder Erhöhungen aufweist, die kongruent geformt zu Sensoren der Gruppe und bzw. oder kongruent geformt zu der Ankoppelfläche der Rotationsmessvorrichtung bzw. des Fixierkörpers ausgebildet sein können. Der Fixierkörper kann bevorzugt als starrer Körper ausgebildet sein.The rotation measuring device or the fixing body can be mounted on a surface of the first or second sensor, on which the respective measuring point can be arranged, in direct, i.e. H. directly touching contact to the respective measuring point, preferably detachably, be attached, so that the sensors are rigidly connected to the respective measuring point. For this purpose, the rotation measuring device or the fixing body can preferably have a coupling surface with a contact point to the measuring point. The coupling surface can be designed to be congruent to the surface of the respective first or second sensor on which the measuring point is arranged. It can also be provided that the first transducer or the second transducer has depressions or elevations on the surface on which the respective measuring point is arranged, which are shaped congruently to sensors of the group and / or shaped congruently to the coupling surface of the rotation measuring device or . The fixing body can be formed. The fixing body can preferably be designed as a rigid body.

Besonders bevorzugt können die mindestens drei Sensoren einer Gruppe auf der Oberfläche eines kreuzförmigen Fixierkörpers angeordnet sein. Die mindestens drei Sensoren können an den Stirn- und bzw. oder Seitenflächen der Schenkel eines, bevorzugt gleichschenkligen, Kreuzes und bzw. oder der Stirnfläche des Kreuzes angeordnet sein. Die Ankoppelfläche kann bevorzugt am Kreuzungspunkt der Schenkel an der Stirnfläche des Kreuzes ausgebildet sein.The at least three sensors of a group can particularly preferably be arranged on the surface of a cruciform fixing body. The at least three sensors can be arranged on the front and / or side surfaces of the legs of a, preferably isosceles, cross and / or the front surface of the cross. The coupling surface can preferably be formed at the intersection of the legs on the end face of the cross.

Die Messvorrichtung kann insbesondere mindestens zwei Rotationsmessvorrichtungen aufweisen. Eine erste Rotationsmessvorrichtung, die eine erste Gruppe von mindestens drei Sensoren und einen Fixierkörper aufweist, kann an einer ersten Messstelle am ersten Aufnehmer angeordnet sein und eine zweite Rotationsmessvorrichtung, die eine zweite Gruppe von mindestens drei Sensoren und einen Fixierkörper aufweist, kann an einer zweiten Messstelle am zweiten Aufnehmer 3b angeordnet sein. Bei translatorischen Anregungen können die mindestens eine Messvorrichtung bzw. Rotationsmessvorrichtungen und die jeweiligen Messstellen am ersten und am zweiten Aufnehmer typischerweise auf einer Achse parallel zur Anregungsrichtung angeordnet sein, insbesondere auf einer horizontalen oder vertikalen Achse (bezogen auf das Weltkoordinatensystem) durch den Massenschwerpunkt des ersten Aufnehmers und bzw. oder des zweiten Aufnehmers, auf der auch der Massenschwerpunkt des Prüfkörpers angeordnet sein kann. Bei Messungen mit Rotationsmessvorrichtungen kann die dynamische Anregung bevorzugt mit einem Impulshammer erfolgen, mit dem der jeweilige erste oder zweite Aufnehmer in unmittelbarer Nähe der jeweiligen Rotationsmessvorrichtung angeregt werden kann.The measuring device can in particular have at least two rotation measuring devices. A first rotation measuring device, which has a first group of at least three sensors and a fixing body, can be arranged at a first measuring point on the first transducer and a second rotation measuring device, which has a second group of at least three sensors and a fixing body, can be arranged at a second measuring point on the second transducer 3b be arranged. In the case of translational excitations, the at least one measuring device or rotation measuring devices and the respective measuring points on the first and second transducers can typically be arranged on an axis parallel to the direction of excitation, in particular on a horizontal or vertical axis (based on the world coordinate system) through the center of mass of the first transducer and / or of the second transducer, on which the center of gravity of the test body can also be arranged. In the case of measurements with rotation measuring devices, the dynamic excitation can preferably take place with an impact hammer, with which the respective first or second transducer can be excited in the immediate vicinity of the respective rotation measuring device.

In einer Ausführungsform kann es vorgesehen sein, dass die Vorrichtung mindestens zwei Erregervorrichtungen und mindestens zwei Messvorrichtungen aufweist, wobei die mindestens zwei Erregervorrichtungen ausgebildet sind, eine Erregerkraft F entlang jeweils verschiedener, bevorzugt zueinander orthogonaler, Anregungsrichtungen unabhängig voneinander in den Prüfkörper einzubringen, und die mindestens zwei Messvorrichtungen ausgebildet sind, die Erregerkräfte F und die Schwingwege x, die Schwinggeschwindigkeiten v und bzw. oder die Schwingbeschleunigungen a der jeweiligen Anregung unabhängig voneinander zu messen.In one embodiment it can be provided that the device has at least two excitation devices and at least two measuring devices, the at least two excitation devices being designed to introduce an excitation force F along different, preferably mutually orthogonal, excitation directions independently of one another into the test body, and the at least Two measuring devices are designed to measure the excitation forces F and the oscillation paths x, the oscillation speeds v and / or the oscillation accelerations a of the respective excitation independently of one another.

Mit der Vorrichtung kann das dynamische Übertragungsverhalten für eine dynamische Anregung mit einer beliebigen Orientierung in Bezug auf die Vorlast bestimmt werden, insbesondere aber für eine unidirektionale dynamische Anregung parallel (koaxial) zur statischen Vorlast bzw. deren Wirkrichtung, oder in Transversalrichtung, d. h. senkrecht zur statischen Vorlast bzw. deren Wirkrichtung.The device can be used to determine the dynamic transmission behavior for dynamic excitation with any orientation in relation to the preload, but in particular for unidirectional dynamic excitation parallel (coaxial) to the static preload or its effective direction, or in the transverse direction, i.e. H. perpendicular to the static preload or its effective direction.

Für die Bestimmung von dynamischen Übertragungseigenschaften bei einer dynamischen Anregung parallel zur statischen Vorlast kann es vorgesehen sein, dass der Lastrahmen, die Lastverteilungsvorrichtung und die Aufnahmevorrichtung ausgebildet sind, die statische Vorlast entlang der Schwerkraftrichtung in den Prüfkörper einzubringen. Das mindestens eine erste Lagerelement und das mindestens eine zweite Lagerelement der Vorrichtung können als Federelemente ausgebildet sein, die mit ihrer Federrichtung jeweils parallel zur statischen Vorlast, d. h. parallel zum Lastpfad der statischen Vorlast, angeordnet sind. Die mindestens eine Erregervorrichtung kann ausgebildet sein, die Erregerkraft F in einer Anregungsrichtung parallel zur statischen Vorlast, d. h. parallel zum Lastpfad der statischen Vorlast, in den Prüfkörper einzubringen.For the determination of dynamic transmission properties in the case of dynamic excitation parallel to the static preload, it can be provided that the load frame, the load distribution device and the receiving device are designed to introduce the static preload into the test body along the direction of gravity. The At least one first bearing element and the at least one second bearing element of the device can be designed as spring elements, which are arranged with their spring direction parallel to the static preload, ie parallel to the load path of the static preload. The at least one excitation device can be designed to introduce the excitation force F into the test body in an excitation direction parallel to the static preload, ie parallel to the load path of the static preload.

In einer weiteren Ausführungsform kann es vorgesehen sein, dass der Lastrahmen, die Lastverteilungsvorrichtung und die Aufnahmevorrichtung ausgebildet sind, die statische Vorlast senkrecht zur Schwerkraftrichtung in den Prüfkörper einzubringen, wobei zusätzliche Schwingungsentkopplungselemente, wie beispielsweise Federelemente, zwischen dem ersten Aufnehmer und dem Lastrahmen sowie zwischen dem zweiten Aufnehmer und dem Lastrahmen vorgesehen sein können, die ausgebildet sind, die Aufnahmevorrichtung mit dem Prüfkörper gegen die Schwerkraft zu stützen und in Schwerkraftrichtung vom Lastrahmen bei Anregung dynamisch zu entkoppeln. Das mindestens eine erste Lagerelement und das mindestens eine zweite Lagerelement der Vorrichtung können als Federelemente ausgebildet sein, die mit ihrer Federrichtung jeweils parallel zur statischen Vorlast, d. h. parallel zum Lastpfad der statischen Vorlast ausgerichtet sind. Die mindestens eine Erregervorrichtung kann ausgebildet sein, die Erregerkraft F in einer Anregungsrichtung parallel zur statischen Vorlast, d. h. parallel zum Lastpfad der statischen Vorlast, oder senkrecht zur statischen Vorlast, d. h. senkrecht zum Lastpfad der statischen Vorlast, in den Prüfkörper einzubringen. Mit einer solchen Anordnung können dynamische Übertragungseigenschaften parallel und senkrecht zur statischen Vorlast bestimmt werden.In a further embodiment it can be provided that the load frame, the load distribution device and the receiving device are designed to introduce the static preload perpendicular to the direction of gravity into the test body, with additional vibration decoupling elements, such as spring elements, between the first transducer and the load frame as well as between the second transducer and the load frame can be provided, which are designed to support the receiving device with the test body against gravity and to dynamically decouple it in the direction of gravity from the load frame when excited. The at least one first bearing element and the at least one second bearing element of the device can be designed as spring elements, the spring direction of which is parallel to the static preload, ie. H. are aligned parallel to the load path of the static preload. The at least one excitation device can be designed to generate the excitation force F in an excitation direction parallel to the static preload, d. H. parallel to the load path of the static preload, or perpendicular to the static preload, d. H. perpendicular to the load path of the static preload, to be introduced into the test body. With such an arrangement, dynamic transmission properties can be determined parallel and perpendicular to the static preload.

In einer weiteren Ausführungsform kann es vorgesehen sein, dass der Lastrahmen, die Lastverteilungsvorrichtung und die Aufnahmevorrichtung ausgebildet sind, die statische Vorlast entlang der Schwerkraftrichtung in den Prüfkörper einzubringen. Das mindestens eine erste Lagerelement und das mindestens eine zweite Lagerelement können als Linearlager, insbesondere Linearwälzlager, ausgebildet sein, die mit ihrer jeweiligen Führungsrichtung senkrecht zur statischen Vorlast, d. h. senkrecht zum Lastpfad der statischen Vorlast, angeordnet sind. Die mindestens eine Erregervorrichtung kann ausgebildet sein, die Erregerkraft F in einer Anregungsrichtung parallel zur Führungsrichtung des Linearlagers, d. h. senkrecht zum Lastpfad der statischen Vorlast, in den Prüfkörper einzubringen. Mit dieser Anordnung können dynamische Übertragungseigenschaften senkrecht zur statischen Vorlast bestimmt werden.In a further embodiment it can be provided that the load frame, the load distribution device and the receiving device are designed to introduce the static preload into the test body along the direction of gravity. The at least one first bearing element and the at least one second bearing element can be designed as linear bearings, in particular linear roller bearings, which, with their respective guide direction, are perpendicular to the static preload, i.e. H. perpendicular to the load path of the static preload. The at least one excitation device can be designed to generate the excitation force F in an excitation direction parallel to the guide direction of the linear bearing, i. H. perpendicular to the load path of the static preload, to be introduced into the test body. With this arrangement, dynamic transmission properties can be determined perpendicular to the static preload.

Ausführungsbeispiele der Vorrichtung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden nachfolgend anhand der 1 bis 6 erläutert.Embodiments of the device are shown in the drawings and are explained below with reference to the 1 to 6th explained.

Es zeigen:

1: in einer schematischen seitlichen Ansicht ein Beispiel einer Vorrichtung zur Bestimmung des dynamischen Übertragungsverhaltens eines dynamisch angeregten Prüfkörpers in einer vertikalen Ausrichtung,
2: in einer schematischen seitlichen Ansicht ein weiteres Beispiel einer Vorrichtung zur Bestimmung des dynamischen Übertragungsverhaltens eines dynamisch angeregten Prüfkörpers in einer vertikalen Ausrichtung,
3: in einer schematischen seitlichen Ansicht ein Beispiel einer Vorrichtung zur Bestimmung des dynamischen Übertragungsverhaltens eines dynamisch angeregten Prüfkörpers in einer horizontalen Ausrichtung,
4: in einer schematischen seitlichen Ansicht eines weiteren Beispiels einer Vorrichtung zur Bestimmung des dynamischen Übertragungsverhaltens eines dynamisch angeregten Prüfkörpers,
5: in einer schematischen Ansicht ein Beispiel einer Rotationsmessvorrichtung für eine Messung mit bis zu sechs Freiheitsgraden, und
6: in einer schematischen seitlichen Ansicht ein Beispiel einer Vorrichtung zur Bestimmung des dynamischen Übertragungsverhaltens eines dynamisch angeregten Prüfkörpers mit mindestens einer Rotationsmessvorrichtung.

Show it:

1 : in a schematic side view an example of a device for determining the dynamic transmission behavior of a dynamically excited test body in a vertical orientation,
2 : in a schematic side view, another example of a device for determining the dynamic transmission behavior of a dynamically excited test body in a vertical orientation,
3 : in a schematic side view an example of a device for determining the dynamic transmission behavior of a dynamically excited test body in a horizontal orientation,
4th : in a schematic side view of a further example of a device for determining the dynamic transmission behavior of a dynamically excited test body,
5 : in a schematic view an example of a rotation measuring device for a measurement with up to six degrees of freedom, and
6th : In a schematic side view, an example of a device for determining the dynamic transmission behavior of a dynamically excited test body with at least one rotation measuring device.

In 1 ist in einer schematischen seitlichen Ansicht ein Beispiel einer Vorrichtung zur Bestimmung des dynamischen Übertragungsverhaltens eines dynamisch angeregten Prüfkörpers 4 in einer vertikalen Ausrichtung dargestellt. Der Prüfkörper 4 kann typischerweise ein elastisch verformbarer Körper sein, beispielsweise ein Schwingungsisolator oder Schwingungsdämpfer.In 1 is a schematic side view of an example of a device for determining the dynamic transmission behavior of a dynamically excited test body 4th shown in a vertical orientation. The test body 4th can typically be an elastically deformable body, for example a vibration isolator or vibration damper.

Die Vorrichtung weist einen Lastrahmen 1 mit einer Lastverteilungsvorrichtung 2, eine Aufnahmevorrichtung 3 für einen Prüfkörper 4, mindestens eine Erregervorrichtung 5 und mindestens eine Messvorrichtung 6 auf. Die Aufnahmevorrichtung 3, 3a, 3b ist an einer Lasteingangsseite E mit einem ersten Aufnehmer 3a und an einer der Lasteingangsseite E am Prüfkörper 4 gegenüberliegend angeordneten Lastausgangsseite A mit einem zweiten Aufnehmer 3b ausgebildet, zwischen denen der Prüfkörper 4 starr befestigbar ist. Der erste Aufnehmer 3a ist dabei mit mindestens einem ersten Lagerelement 7 an der Lastverteilungsvorrichtung 2 befestigt und der zweite Aufnehmer 3b ist mit mindestens einem zweiten Lagerelement 8 am Lastrahmen 1 befestigt.The device has a load frame 1 with a load distribution device 2 , a recording device 3 for a test piece 4th , at least one excitation device 5 and at least one measuring device 6th on. The receiving device 3 , 3a , 3b is on a load input side E with a first transducer 3a and on one of the load input side E on the test body 4th opposite load output side A with a second sensor 3b formed, between which the test specimen 4th can be rigidly attached. The first transducer 3a is with at least one first bearing element 7th on the load distribution device 2 attached and the second Transducer 3b is with at least one second bearing element 8th on the load frame 1 attached.

Das mindestens eine erste Lagerelement 7, das mindestens eine zweite Lagerelement 8, der erste Aufnehmer 3a und der zweite Aufnehmer 3b sind ausgebildet, die Aufnahmevorrichtung 3, 3a, 3b mit dem Prüfkörper 4 im Lastrahmen 1 in einer Frei-Frei-Lagerung, entlang mindestens einer definierten Anregungsrichtung zu lagern. Die Lastverteilungsvorrichtung 2 und die Aufnahmevorrichtung 3, 3a, 3b sind ausgebildet, eine statische Vorlast, die auf die Lastverteilungsvorrichtung wirkt, in den Prüfkörper 4 entlang eines Lastpfades, der zwischen dem mindestens einen ersten Lagerelement 7 und dem mindestens einen zweiten Lagerelement 8 von der Lasteingangsseite E durch den Prüfkörper 4 in Richtung der Lastausgangsseite A verläuft, einzubringen.The at least one first bearing element 7th , the at least one second bearing element 8th , the first transducer 3a and the second transducer 3b are formed, the receiving device 3 , 3a , 3b with the test body 4th in the load frame 1 in a free-free storage, to be stored along at least one defined excitation direction. The load distribution device 2 and the receiving device 3 , 3a , 3b are formed, a static preload, which acts on the load distribution device, in the test body 4th along a load path between the at least one first bearing element 7th and the at least one second bearing element 8th from the load input side E through the test body 4th in the direction of the load output side A.

Die mindestens eine Erregervorrichtung 5 ist ausgebildet, den Prüfkörper 4 jeweils am ersten Aufnehmer 3a oder am zweiten Aufnehmer 3b mit einer Erregerkraft F dynamisch entlang der mindestens einen Anregungsrichtung anzuregen.The at least one excitation device 5 is formed the test body 4th in each case on the first transducer 3a or on the second transducer 3b to excite dynamically with an excitation force F along the at least one excitation direction.

Die mindestens eine Messvorrichtung 6 ist ausgebildet, wenn die Erregervorrichtung 5, 5a den Prüfkörper 4 am ersten Aufnehmer 3a anregt, die Erregerkraft F am ersten Aufnehmer 3a und einen Schwingweg x und bzw. oder eine Schwinggeschwindigkeit v und bzw. oder eine Schwingbeschleunigung a am ersten Aufnehmer 3a und am zweiten Aufnehmer 3b zu messen, und wenn die Erregervorrichtung 5, 5b den Prüfkörper 4 am zweiten Aufnehmer 3b anregt, die Erregerkraft F am zweiten Aufnehmer 3b und einen Schwingweg x und bzw. oder eine Schwinggeschwindigkeit v und bzw. oder eine Schwingbeschleunigung a am ersten Aufnehmer 3a und am zweiten Aufnehmer 3b zu messen.The at least one measuring device 6th is formed when the excitation device 5 , 5a the test body 4th on the first transducer 3a stimulates the excitation force F on the first transducer 3a and an oscillation path x and / or an oscillation speed v and / or or an oscillation acceleration a at the first transducer 3a and on the second transducer 3b to measure, and when the excitation device 5 , 5b the test body 4th on the second transducer 3b excites the excitation force F on the second transducer 3b and an oscillation path x and / or an oscillation speed v and / or or an oscillation acceleration a at the first transducer 3a and on the second transducer 3b to eat.

Unter einer starren Befestigung oder Verbindung soll in dieser Anmeldung eine Befestigung oder Verbindung verstanden werden, bei der die befestigten bzw. miteinander verbunden Teile, beispielsweise der erste Aufnehmer 3a, der zweite Aufnehmer 3b und der Prüfkörper 4, keine Relativbewegung zueinander ausführen. Unter einer statischen Vorlast soll eine mechanische Kraft verstanden werden, die in ihrer Stärke und Wirkrichtung zeitlich konstant ist. In this application, a rigid fastening or connection is to be understood as a fastening or connection in which the fastened or interconnected parts, for example the first transducer 3a , the second transducer 3b and the specimen 4th do not move relative to each other. A static preload should be understood to mean a mechanical force that is constant over time in terms of its strength and direction of action.

Die dynamische Anregung des Prüfkörpers 4 erfolgt dagegen mit einer Erregerkraft F, die sich zeitlich ändert.The dynamic excitation of the test body 4th takes place, however, with an excitation force F that changes over time.

Für eine Frei-Frei-Lagerung weisen das mindestens eine erste Lagerelement 7 und das mindestens eine zweite Lagerelemente 8 entlang der mindestens einen Anregungsrichtung eine dynamischen Steifigkeit auf, die derart ausgebildet ist, dass das erste Lagerelement 7 und das zweite Lagerelement 8 die über die Lastverteilungsvorrichtung 2 aufgebrachte statische Vorlast aufnehmen und die Erregerkraft F im Frequenzbereich der dynamischen Anregung bzw. der Erregerfrequenz f, wenn der Prüfkörper 4 am ersten Aufnehmer 3a angeregt wird, am zweiten Aufnehmer 3b minimal ist, d. h. gegen Null geht, und wenn der Prüfkörper 4 am zweiten Aufnehmer 3b angeregt wird, am ersten Aufnehmer 3a minimal ist. Diese Lagerung entspricht einer idealisierten Frei-Frei-Abschlussrandbedingung, mit der die dynamischen Übertragungseigenschaften, in Analogie zu einem Steifigkeitsvierpol, über einen Vierpol in Nachgiebigkeitsform bestimmt werden können. Für eine unidirektionale Anregung, d. h. bei einer Schwingung mit nur einem translatorischen Freiheitsgrad, hat der Nachgiebigkeitsvierpol die Form: $(_{x_{2}}^{x_{1}}) = \underset{H}{\underset{︸}{[\begin{matrix} η_{11} & η_{12} \\ η_{21} & η_{22} \end{matrix}]}} (_{F_{2}}^{F_{1}}) mit$

F:: Kraft
x:: Schwingweg
η_ij=x_i/F_j :: Dynamische Nachgiebigkeit
i, j:: Index 1: am Lasteingang E, Index 2: am Lastausgang A

For free-free storage, the at least one first bearing element has 7th and the at least one second bearing element 8th along the at least one excitation direction, a dynamic rigidity which is designed such that the first bearing element 7th and the second bearing element 8th the over the load distribution device 2 Record the applied static preload and the excitation force F in the frequency range of the dynamic excitation or the excitation frequency f, if the test body 4th on the first transducer 3a is excited at the second transducer 3b is minimal, ie goes to zero, and when the test body 4th on the second transducer 3b is excited at the first transducer 3a is minimal. This storage corresponds to an idealized free-free termination boundary condition with which the dynamic transmission properties, in analogy to a four-pole rigidity, can be determined via a four-pole in the form of flexibility. For a unidirectional excitation, i.e. for an oscillation with only one translational degree of freedom, the four-pole compliance has the form:

(_{x_{2}}^{x_{1}}) = \underset{H}{\underset{︸}{[\begin{matrix} η_{11} & η_{12th} \\ η_{21st} & η_{22nd} \end{matrix}]}} (_{{F.}_{2}}^{{F.}_{1}}) With

Q:: force
x:: Oscillation path
η _ij = x _i / F _j :: Dynamic compliance
i, j:: Index 1: at load input E, Index 2: at load output A.

Der Schwingweg x kann direkt gemessen oder über die Schwinggeschwindigkeit v oder die Schwingbeschleunigung a bestimmt werden. Eine Umrechnung der Nachgiebigkeiten η in die jeweiligen Steifigkeiten c kann über eine Matrixinversion C = H-¹ erfolgen. Die Vorrichtung und das Gleichungssystem können auch auf bis zu drei translatorische und drei rotatorische Freiheitsgrade erweitert werden. Die Nachgiebigkeitsmatrix eines Prüfkörpers mit sechs unabhängigen Schwingrichtungen kann mit einer 12 x 12-Matrix, d. h. einem 12-Pol beschrieben werden. Das mindestens eine erste und das mindestens eine zweite Lagerelement 7, 8 können dementsprechend als Linearlager und bzw. oder Drehlager ausgebildet sein und die Messvorrichtung kann für die Messung von Translations- und Rotationsfreiheitsgraden, wie z. B. in den 5 und 6 beschrieben, ausgebildet sein.The oscillation path x can be measured directly or determined via the oscillation speed v or the oscillation acceleration a. A conversion of the resilience η into the respective stiffness c can take place via a matrix inversion C = H- ¹ . The device and the system of equations can also be expanded to up to three translational and three rotational degrees of freedom. The flexibility matrix of a test body with six independent vibration directions can be described with a 12 x 12 matrix, ie a 12-pole. The at least one first and the at least one second bearing element 7th , 8th can accordingly be designed as a linear bearing and / or rotary bearing and the measuring device can be used for the measurement of translational and rotational degrees of freedom, such as. Tie 5 and 6th described, be formed.

Das mindestens eine erste Lagerelement 7 und das mindestens eine zweite Lagerelement 8 können bevorzugt als Federelemente ausgebildet sein. Die Federelemente können insbesondere als Druckfedern, beispielsweise Elastomerfedern, bevorzugt als Luftlager oder Stahlfedern ausgebildet sein.The at least one first bearing element 7th and the at least one second bearing element 8th can preferably be designed as spring elements. The spring elements can in particular be designed as compression springs, for example elastomer springs, preferably as air bearings or steel springs.

Für die Frei-Frei-Lagerung sind das mindestens eine erste Lagerelement 7 und das mindestens eine zweite Lagerelement 8 im Beispiel der 1 derart ausgebildet sind, dass die dynamische Admittanz der Lagerung der ersten Lagerelemente 7 und der zweiten Lagerelemente 8 entlang der mindestens einen Anregungsrichtung im Frequenzbereich der dynamischen Anregung bzw. der Erregerfrequenz f mindestens um das 10-fache, bevorzugt um das 100-fache, größer ist als die dynamische Admittanz des Prüfkörpers entlang der mindestens einen Anregungsrichtung im Frequenzbereich der dynamischen Anregung bzw. der Erregerfrequenz f. Dadurch kann eine freie Schnelle zu 90 % bzw. 99% oder mehr erreicht werden.For free-free storage, there is at least one first bearing element 7th and the at least one second bearing element 8th in the example of 1 are designed such that the dynamic admittance of the bearing of the first bearing elements 7th and the second bearing element 8th along the at least one excitation direction in the frequency range of dynamic excitation or the excitation frequency f is at least 10 times, preferably 100 times greater than the dynamic admittance of the test body along the at least one excitation direction in the frequency range of dynamic excitation or the Excitation frequency f. This means that a free speed of 90% or 99% or more can be achieved.

Die dynamische Anregung, d. h. die Schwingungsanregung, kann über eine Erregervorrichtung 5 erfolgen, die ausgebildet ist, den Prüfkörper translatorisch und bzw. oder rotatorisch anzuregen. Die Erregervorrichtung kann hierfür mindestens einen Impulshammer, Shaker oder Aktuator 5a, 5b aufweisen. Der mindestens eine Impulshammer 5a, 5b kann ausgebildet sein, die Erregerkraft F mittels eines einzelnen mechanischen Impulses in den Prüfkörper 4 einzubringen, d. h. den Prüfkörper 4 mittels eines einzelnen mechanischen Impulses anzuregen. Der mindestens eine Shaker oder Aktuator 5a, 5b kann ausgebildet sein, die Erregerkraft F mit mindestens einer Erregerfrequenz f in den Prüfkörper 4 einzubringen. Bevorzugt wird der Prüfkörper 4 mit einer konstanten Erregerfrequenz f harmonisch, bevorzugt sinusförmig und besonders bevorzugt sinusförmig mit gleitendem Sinus angeregt, die Erregervorrichtung 5 kann jedoch auch ausgebildet sein, den Prüfkörper 4 mit einem Rauschsignal anzuregen.The dynamic excitation, ie the vibration excitation, can be done via an excitation device 5 take place, which is designed to excite the test body translationally and / or rotationally. For this purpose, the excitation device can have at least one impact hammer, shaker or actuator 5a , 5b exhibit. The at least one impact hammer 5a , 5b can be designed, the excitation force F by means of a single mechanical impulse in the test body 4th to be introduced, ie the test body 4th stimulated by means of a single mechanical impulse. The at least one shaker or actuator 5a , 5b can be designed, the excitation force F with at least one excitation frequency f in the test body 4th bring in. The test body is preferred 4th The excitation device is excited with a constant excitation frequency f harmonic, preferably sinusoidally and particularly preferably sinusoidally with a sliding sinusoid 5 however, it can also be designed as the test body 4th stimulate with a noise signal.

Der mindestens eine Shaker oder Aktuator 5a, 5b der Erregervorrichtung 5 kann ausgebildet sein, die Erregerkraft F mit mindestens einer Erregerfrequenz f im Frequenzbereich zwischen f > 2 kHz und f ≤ 10 kHz, bevorzugt zwischen f > 3 kHz und f ≤ 10 kHz, besonders bevorzugt zwischen f ≥ 5 kHz und f ≤ 10 kHz in den Prüfkörper 4 einzubringen. Der Shaker oder Aktuator 5a, 5b kann als elektrodynamischer Aktuator oder piezoelektrischer Aktuator, bevorzugt als Piezo-Stapelaktuator, ausgebildet sein.
Um das Umpositionieren eines Shakers, Aktuators oder Impulshammers 5a, 5b für die Messungen zu vermeiden, weist die Erregervorrichtung 5 im Beispiel der 1 mindestens zwei Shaker, Aktuatoren oder Impulshämmer 5a, 5b auf, von denen mindestens ein erster Shaker, Aktuator oder Impulshammer 5a am ersten Aufnehmer 3a, d. h. lasteingangsseitig E, befestigt ist und mindestens ein zweiter Shaker, Aktuator oder Impulshammer 5b am zweiten Aufnehmer 3b, d. h. lastausgangsseitig A, befestigt ist. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Vorrichtung mindestens zwei Erregervorrichtungen 5 und mindestens zwei zugehörige Messvorrichtungen 6 aufweist, die ausgebildet sind, eine Erregerkraft F entlang jeweils verschiedener, bevorzugt zueinander orthogonaler, Anregungsrichtungen unabhängig voneinander in den Prüfkörper 4 einzubringen und die jeweils eingeleiteten Erregerkräfte F und Schwinggrößen, wie die Schwingwege x, Schwinggeschwindigkeiten v und bzw. oder Schwingbeschleunigungen a, entlang der jeweiligen Anregungsrichtungen unabhängig voneinander zu messen.The at least one shaker or actuator 5a , 5b the excitation device 5 can be designed, the excitation force F with at least one excitation frequency f in the frequency range between f> 2 kHz and f ≤ 10 kHz, preferably between f> 3 kHz and f ≤ 10 kHz, particularly preferably between f ≥ 5 kHz and f ≤ 10 kHz in the test body 4th bring in. The shaker or actuator 5a , 5b can be designed as an electrodynamic actuator or a piezoelectric actuator, preferably as a piezo stack actuator.
About repositioning a shaker, actuator or impact hammer 5a , 5b to avoid the measurements, instructs the excitation device 5 in the example of 1 at least two shakers, actuators or impulse hammers 5a , 5b on, of which at least a first shaker, actuator or impact hammer 5a on the first transducer 3a , ie on the load input side E. , is attached and at least one second shaker, actuator or impact hammer 5b on the second transducer 3b , ie load output side A, is attached. It can also be provided that the device has at least two excitation devices 5 and at least two associated measuring devices 6th has, which are formed, an excitation force F along different, preferably mutually orthogonal, excitation directions independently of one another in the test body 4th and to measure the respectively introduced excitation forces F and vibration quantities, such as vibration paths x, vibration speeds v and / or vibration accelerations a, along the respective excitation directions independently of one another.

Die Vorrichtung des Beispiels in 1 weist ein (nicht dargestelltes) Vorlastsystem auf, das ausgebildet ist, eine statische Vorlast auf die Lastverteilungsvorrichtung 2 aufzubringen. Die statische Vorlast kann dabei mechanisch, hydraulisch, pneumatisch, elektrisch oder schwerkraftbelastet auf die Lastverteilungsvorrichtung 2 aufgebracht werden. Der Lastrahmen 1 ist im Beispiel der 1 für eine verbesserte Steifigkeit geschlossen ausgebildet und umfasst ein festes Fundament (schraffiert dargestellt), er kann jedoch auch einseitig offen ausgebildet sein.The device of the example in 1 has a preload system (not shown) which is configured to apply a static preload to the load distribution device 2 to raise. The static preload can be mechanical, hydraulic, pneumatic, electrical or gravity-loaded on the load distribution device 2 be applied. The load frame 1 is in the example 1 designed closed for improved rigidity and comprises a solid foundation (shown hatched), but it can also be designed to be open on one side.

Die Aufnahmevorrichtung 3, 3a, 3b und die Lagerelemente 7, 8 sind in der Vorrichtung des Beispiels in 1 derart angeordnet, dass ihre Massenschwerpunkte auf einer vertikalen Achse durch den Masseschwerpunkt des Prüfkörpers 4 oder symmetrisch zu einer vertikalen Achse durch den Masseschwerpunkt des Prüfkörpers 4 angeordnet sind. Wird die statische Vorlast senkrecht zur Schwerkraftrichtung in den Prüfkörper 4 eingebracht, so können die Komponenten auf oder symmetrisch zu einer horizontalen Achse des Prüfkörpers 4 angeordnet sein.The receiving device 3 , 3a , 3b and the bearing elements 7th , 8th are in the device of the example in 1 arranged in such a way that their centers of mass on a vertical axis through the center of mass of the test object 4th or symmetrical to a vertical axis through the center of mass of the test object 4th are arranged. The static preload is perpendicular to the direction of gravity in the test specimen 4th introduced, the components can be on or symmetrical to a horizontal axis of the test specimen 4th be arranged.

Die mindestens eine Messvorrichtung weist für die Messung der Erregerkraft F einen dynamischen Kraftsensor, insbesondere einen ICP-Kraftsensor (integrated circuit piezoelectric) bzw. lEPE-Kraftsensor (integrated electronics piezoelectric) oder einen ladungsbasierten Kraftsensor auf.The at least one measuring device has a dynamic force sensor for measuring the excitation force F, in particular an ICP force sensor (integrated circuit piezoelectric) or IEPE force sensor (integrated electronics piezoelectric) or a charge-based force sensor.

Für die Messung der Schwinggrößen kann die Messvorrichtung bevorzugt ebenfalls ICP- bzw. IEPE-Sensoren aufweisen, die ausgebildet sind den Schwingweg x, die Schwinggeschwindigkeit v und bzw. oder die Schwingbeschleunigung a in jeweils drei voneinander unabhängigen, bevorzugt orthogonalen Raumrichtungen, d. h. triaxial, zu messen. Vorteilhaft kann die Messvorrichtung mit mindestens einem Impedanzmesskopf für die kombinierte Messung der Erregerkraft F und der Schwingbeschleunigung a ausgebildet sein. Besonderes bevorzugt ist die Messvorrichtung derart ausgestaltet, dass auch die rotatorische Freiheitsgrade der Schwingung gemessen werden können, beispielsweise mit einer Rotationsmessvorrichtung wie in 5 und 6 dargestellt und beschrieben.For the measurement of the vibration variables, the measuring device can preferably also have ICP or IEPE sensors, which are designed to move the vibration path x, the vibration speed v and / or the vibration acceleration a in three mutually independent, preferably orthogonal spatial directions, ie triaxially measure up. The measuring device can advantageously be designed with at least one impedance measuring head for the combined measurement of the excitation force F and the vibration acceleration a. The measuring device is particularly preferably designed in such a way that the rotational degrees of freedom of the oscillation can also be measured, for example using a rotation measuring device as in FIG 5 and 6th shown and described.

Mit der Vorrichtung kann das dynamische Übertragungsverhalten eines Prüfkörpers 4 für eine dynamische Anregung mit einer beliebigen Orientierung in Bezug auf die statische Vorlast, insbesondere aber mit einer Anregungsrichtung parallel und bzw. oder senkrecht zur statischen Vorlast, bestimmt werden. Die Art und Anordnung bzw. Bewegungsrichtung der Lagerelemente 7, 8 in Bezug auf die statische Vorlast richtet sich dabei nach dem jeweiligen Anregungs-fall, der mit der Vorrichtung untersucht werden soll.With the device, the dynamic transfer behavior of a test body 4th for a dynamic excitation with any orientation in relation to the static preload, but in particular with an excitation direction parallel and / or perpendicular to the static preload will. The type and arrangement or direction of movement of the bearing elements 7th , 8th With regard to the static preload, this depends on the particular excitation case that is to be examined with the device.

Im Beispiel der 1 sind der Lastrahmen 1, die Lastverteilungsvorrichtung 2 und die Aufnahmevorrichtung 3, 3a, 3b ausgebildet, die statische Vorlast, die in 1 durch einen schwarzen Pfeil angedeutet ist, entlang der Schwerkraftrichtung in den Prüfkörper 4 einzubringen. Das mindestens eine erste Lagerelement 7 und das mindestens eine zweite Lagerelement 8 sind als Federelemente ausgebildet, die mit ihrer Federrichtung jeweils parallel zum Lastpfad der statischen Vorlast angeordnet sind. Die mindestens eine Erregervorrichtung 5 ist ausgebildet, die Erregerkraft F, wie in 1 durch einen weißen Pfeil angedeutet, in einer Anregungsrichtung parallel (koaxial) zum Lastpfad der statischen Vorlast in den Prüfkörper 4 einzubringen. Die Erregervorrichtung 5 kann hierfür entweder an der Lasteingangsseite E oder der Lastausgangsseite A befestigt sein bzw. werden. Mit der Vorrichtung können somit dynamische Übertragungseigenschaften parallel zur statischen Vorlast und Schwerkraftrichtung bestimmt werden, es sind jedoch auch alternative Ausrichtungen möglich.In the example of 1 are the load frame 1 , the load balancing device 2 and the receiving device 3 , 3a , 3b trained, the static preload, which in 1 is indicated by a black arrow, along the direction of gravity into the test body 4th bring in. The at least one first bearing element 7th and the at least one second bearing element 8th are designed as spring elements, which are arranged with their spring direction parallel to the load path of the static preload. The at least one excitation device 5 is designed, the excitation force F, as in 1 indicated by a white arrow, in an excitation direction parallel (coaxial) to the load path of the static preload in the test body 4th bring in. The exciter device 5 can either be on the load input side E. or the load output side A. be or will be attached. The device can thus be used to determine dynamic transmission properties parallel to the static preload and direction of gravity, but alternative orientations are also possible.

In 2 ist in einer schematischen seitlichen Ansicht ein weiteres Beispiel einer Vorrichtung zur Bestimmung des dynamischen Übertragungsverhaltens eines dynamisch angeregten Prüfkörpers 4 abgebildet. Wiederkehrende Merkmale sind in dieser und den weiteren Figuren mit identischen Bezugszeichen versehen. Die Vorrichtung ist entsprechend dem Beispiel der 1 für eine Bestimmung der dynamischen Übertragungseigenschaften parallel zur Vorlast und Schwerkraftrichtung angeordnet.In 2 is a schematic side view of a further example of a device for determining the dynamic transmission behavior of a dynamically excited test body 4th pictured. Recurring features are provided with identical reference symbols in this and the other figures. The device is according to the example of FIG 1 arranged parallel to the preload and gravity direction for a determination of the dynamic transmission properties.

Die Vorrichtung weist als Lagerelemente mindestens drei erste Federelemente 7 und bzw. oder mindestens drei zweite Federelement 8 auf, die jeweils äquidistant zueinander sowie äquidistant zu einer Achse entlang der Wirkrichtung der statischen Vorlast, d. h. entlang des Lastpfad, angeordnet sind. Die Federelemente 7, 8 sind als Stahlfeder ausgebildet, können jedoch auch als Luftlager oder Elastomerfedern ausgebildet sein.The device has at least three first spring elements as bearing elements 7th and / or at least three second spring elements 8th which are each arranged equidistant from one another and equidistant from an axis along the effective direction of the static preload, ie along the load path. The spring elements 7th , 8th are designed as steel springs, but can also be designed as air bearings or elastomer springs.

Der Prüfkörper 4 weist im Beispiel der 2 im Frequenzbereich der Anregung eine dynamische Steifigkeit in der Größenordnung von 3·10⁷ N/m auf. Der erste Aufnehmer 3a ist mit einer Masse von 5,1 kg und Eigenfrequenzen bei 5,1 kHz und 10,2 kHz ausgebildet, der zweite Aufnehmer 3b mit einer Masse von 4,8 kg und Eigenfrequenzen bei 5,8 kHz und 9,4 kHz. Die Lagerelemente können eine quasistatische Steifigkeit von beispielsweise 1·10⁴ N/m aufweisen. Die dynamische Steifigkeit c des ersten und zweiten Lagerelementes beträgt für die Frei-Frei-Lagerung im Frequenzbereich der Anregung weniger als 3·10⁶ N/m, d. h. weniger als ein Zehntel der dynamischen Steifigkeit des Prüfkörpers 4. Die einzelnen Federelemente der Lagerelemente weisen dabei im Frequenzbereich der Anregung bevorzugt eine dynamische Steifigkeit von C_i ≤ 1·10⁶ N/m pro Federelement auf.The test body 4th shows in the example of 2 in the frequency range of the excitation a dynamic stiffness of the order of 3 · 10 ⁷ N / m. The first transducer 3a is designed with a mass of 5.1 kg and natural frequencies at 5.1 kHz and 10.2 kHz, the second transducer 3b with a mass of 4.8 kg and natural frequencies at 5.8 kHz and 9.4 kHz. The bearing elements can have a quasi-static rigidity of, for example, 1 · 10 ⁴ N / m. The dynamic stiffness c of the first and second bearing elements for free-free storage in the frequency range of the excitation is less than 3 · 10 ⁶ N / m, ie less than a tenth of the dynamic stiffness of the test body 4th . The individual spring elements of the bearing elements preferably have a dynamic stiffness of C _i 1 · 10 ⁶ N / m per spring element in the frequency range of the excitation.

Der Prüfkörper 4 ist im Beispiel der 2 rotationssymmetrisch geformt. Die Aufnahmevorrichtung 3, 3a, 3b ist ausgebildet den Prüfkörper 4 derart aufzunehmen, dass die statische Vorlast und die Erregerkraft F entlang der Symmetrieachse des Prüfkörpers 4 in den Prüfkörper 4 eingebracht wird. Die Aufnehmer 3a, 3b sind rotationssymmetrisch, im Beispiel der 2 zylindrisch, ausgebildet, und derart angeordnet, dass die statische Vorlast entlang ihrer Symmetrieachse in den Prüfkörper 4 einbracht wird. Die Übertragungseigenschaften können somit deutlich einfacher unter Ausnutzung der jeweiligen Symmetrie bestimmt werden. Alternativ kann auch eine Aufnahmevorrichtung 3, 3a, 3b für einen spiegelsymmetrischen Prüfkörper 4 mit mindestens einer Symmetrieebene bzw. spiegelsymmetrische Aufnehmer 3a, 3b mit mindestens einer Symmetrieebene vorgesehen sein. Die Aufnahmevorrichtung 3, 3a, 3b kann dann derart ausgebildet und angeordnet sein, dass die statische Vorlast und bzw. oder die Erregerkraft F entlang einer Achse, die in der mindestens einen Symmetrieebene verläuft, in den Prüfkörper 4 bzw. in die jeweiligen Aufnehmer 3a, 3b eingebracht wird.The test body 4th is in the example 2 rotationally symmetrical shaped. The receiving device 3 , 3a , 3b is formed the test body 4th record in such a way that the static preload and the excitation force F along the axis of symmetry of the test body 4th in the test body 4th is introduced. The transducers 3a , 3b are rotationally symmetrical, in the example of 2 cylindrical, designed and arranged in such a way that the static preload enters the test body along its axis of symmetry 4th is brought in. The transmission properties can thus be determined much more easily using the respective symmetry. Alternatively, a receiving device can also be used 3 , 3a , 3b for a specimen with mirror symmetry 4th with at least one plane of symmetry or mirror-symmetrical transducers 3a , 3b be provided with at least one plane of symmetry. The receiving device 3 , 3a , 3b can then be designed and arranged in such a way that the static preload and / or the exciter force F enters the test body along an axis that runs in the at least one plane of symmetry 4th or in the respective transducer 3a , 3b is introduced.

Die Lastverteilungsvorrichtung 2 ist im Beispiel der 2 als Traverse ausgebildet, die entlang der Wirkrichtung der statischen Vorlast verfahrbar ausgebildet ist. Die statische Vorlast wird über ein (nicht dargestelltes) hydraulisches Vorlastsystem auf die Lastverteilungsvorrichtung 2 und von dieser zu gleichen Anteilen auf die Federelemente 7, 8 aufgebracht.The load distribution device 2 is in the example 2 designed as a crossbeam which is designed to be movable along the effective direction of the static preload. The static preload is applied to the load distribution device via a hydraulic preload system (not shown) 2 and from this in equal proportions to the spring elements 7th , 8th upset.

In 3 ist in einer schematischen seitlichen Ansicht ein weiteres Beispiel einer Vorrichtung zur Bestimmung des dynamischen Übertragungsverhaltens eines dynamisch angeregten Prüfkörpers 4 dargestellt. In diesem Beispiel ist die Vorrichtung horizontal ausgerichtet. Der Lastrahmen 1, die Lastverteilungsvorrichtung 2 und die Aufnahmevorrichtung 3, 3a, 3b sind ausgebildet, die statische Vorlast senkrecht zur Schwerkraftrichtung in den Prüfkörper 4 einzubringen, wobei zusätzliche Schwingungsentkopplungselemente 9, wie beispielsweise Federelemente, zwischen dem ersten Aufnehmer 3a und dem Lastrahmen 1 und dem zweiten Aufnehmer 3b und dem Lastrahmen 1 angeordnet sein können, die ausgebildet sind, die Aufnahmevorrichtung 3 mit dem Prüfkörper 4 gegen die Schwerkraft zu stützen und in Schwerkraftrichtung vom Lastrahmen 1 bei der dynamischen Anregung zu entkoppeln. Das erste Lagerelement 7 und das zweite Lagerelement 8 sind als Federelemente ausgebildet, die mit ihrer Federrichtung jeweils parallel zur statischen Vorlast ausgerichtet sind, d. h. parallel zum Lastpfad der statischen Vorlast, die in der 3 mit einem schwarzen Pfeil angedeutet ist. Die mindestens eine Erregervorrichtung 5 ist ausgebildet, die Erregerkraft F in einer Anregungsrichtung parallel zur statischen Vorlast, d. h. parallel zum Lastpfad der statischen Vorlast, in den Prüfkörper 4 einzubringen. Dementsprechend können mit der Vorrichtung dynamische Übertragungseigenschaften parallel zur statischen Vorlast bestimmt werden.In 3 is a schematic side view of a further example of a device for determining the dynamic transmission behavior of a dynamically excited test body 4th shown. In this example the device is oriented horizontally. The load frame 1 , the load balancing device 2 and the receiving device 3 , 3a , 3b are designed, the static preload perpendicular to the direction of gravity in the test body 4th to be introduced, with additional vibration decoupling elements 9 , such as spring elements, between the first transducer 3a and the load frame 1 and the second transducer 3b and the load frame 1 can be arranged, which are formed, the receiving device 3 with the test body 4th to support against gravity and in the direction of gravity from the load frame 1 to be decoupled during dynamic excitation. The first Bearing element 7th and the second bearing element 8th are designed as spring elements, which are aligned with their spring direction parallel to the static preload, ie parallel to the load path of the static preload, which in the 3 indicated by a black arrow. The at least one excitation device 5 is designed, the excitation force F in an excitation direction parallel to the static preload, ie parallel to the load path of the static preload, in the test body 4th bring in. Accordingly, dynamic transmission properties can be determined in parallel with the static preload with the device.

In 4 ist in einer schematischen seitlichen Ansicht ein weiteres Beispiel einer Vorrichtung zur Bestimmung des dynamischen Übertragungsverhaltens eines dynamisch angeregten Prüfkörpers 4 abgebildet. Die Vorrichtung ist analog zum Beispiel der 2 aufgebaut, jedoch mit dem Unterschied, dass die Erregervorrichtung 5 ausgebildet ist, die Erregerkraft F senkrecht zur statischen Vorlast in den Prüfkörper 4 einzubringen.
5 zeigt in einer schematischen Ansicht ein Beispiel einer Rotationsmessvorrichtung für eine Messung mit bis zu sechs Freiheitsgraden.In 4th is a schematic side view of a further example of a device for determining the dynamic transmission behavior of a dynamically excited test body 4th pictured. The device is analogous to the example 2 constructed, but with the difference that the excitation device 5 is formed, the excitation force F perpendicular to the static preload in the test body 4th bring in.
5 shows in a schematic view an example of a rotation measuring device for a measurement with up to six degrees of freedom.

Die Messvorrichtung 6 kann mindestens eine Rotationsmessvorrichtung 10 aufweisen. Eine Rotationsmessvorrichtung kann eine Gruppe von mindestens drei Sensoren 11 sowie einen starren Fixierkörper 12 aufweisen. Die mindestens drei Sensoren 11 können jeweils ausgebildet sein, einen Schwingweg x, eine Schwinggeschwindigkeit v und bzw. oder eine Schwingbeschleunigung a in jeweils drei voneinander unabhängigen, bevorzugt zueinander orthogonalen, Raumrichtungen zu messen. Der Fixierkörper 12 kann an einer Oberfläche des ersten oder zweiten Aufnehmers 3a, 3b , an der jeweils eine Messstelle angeordnet sein kann, in direktem, d. h. unmittelbar berührendem, Kontakt zu der jeweiligen Messstelle, bevorzugt lösbar, in der Vorrichtung befestigt sein. Die mindestens drei Sensoren 11 können derart an oder im Fixierkörper 12 befestigt sein, dass die mindestens drei Sensoren 11 jeweils an einer definierten Position in drei voneinander unabhängigen, bevorzugt orthogonalen, Raumrichtung, in einem definierten Abstand, bevorzugt äquidistant, zu der Messstelle am ersten Aufnehmer 3a oder am zweiten Aufnehmer 3b angeordnet sind. Der Fixierkörper 12 weist hierfür bevorzugt eine Ankoppelfläche 13 auf, die kongruent geformt zu der Oberfläche des jeweils ersten oder zweiten Aufnehmers 3a, 3b ausgebildet sein kann, an der die jeweilige Messstelle angeordnet sein kann. In 5 ist der Kontaktpunkt 14 auf der Ankoppelfläche 13, der bei der Befestigung des Fixierkörpers am ersten oder zweiten Aufnehmer 3a, 3b mit dieser in Kontakt ist, dargestellt.The measuring device 6th can have at least one rotation measuring device 10 exhibit. A rotation measuring device can be a group of at least three sensors 11 as well as a rigid fixing body 12th exhibit. The at least three sensors 11 can each be designed to measure an oscillation path x, an oscillation speed v and / or an oscillation acceleration a in three mutually independent, preferably mutually orthogonal, spatial directions. The fixation body 12th can be on a surface of the first or second transducer 3a , 3b , at each of which a measuring point can be arranged, in direct, ie directly touching, contact with the respective measuring point, preferably detachably, can be fastened in the device. The at least three sensors 11 can in this way on or in the fixing body 12th be attached to the at least three sensors 11 each at a defined position in three mutually independent, preferably orthogonal, spatial directions, at a defined distance, preferably equidistant, from the measuring point on the first sensor 3a or on the second transducer 3b are arranged. The fixation body 12th preferably has a coupling surface for this purpose 13 on, the congruent shape to the surface of the first or second transducer 3a , 3b can be formed at which the respective measuring point can be arranged. In 5 is the point of contact 14th on the coupling surface 13 when attaching the fixing body to the first or second transducer 3a , 3b is in contact with this.

Im Beispiel der 5 sind die mindestens drei Sensoren 11 auf der Oberfläche eines kreuzförmigen Fixierkörpers 12 angeordnet. Die mindestens drei Sensoren 11 sind an den Stirn- und bzw. oder Seitenflächen der Schenkel eines, bevorzugt gleichschenkligen, Kreuzes und bzw. oder der Stirnfläche des Kreuzes angeordnet. Sie sind dabei derart angeordnet, dass sie bei Befestigung des Fixierkörpers 12 bzw. der Rotationsmessvorrichtung 10 an der Messstelle jeweils an einer definierten Position in drei voneinander unabhängigen, orthogonalen Raumrichtung in einem definierten Abstand, zu der jeweiligen Messstelle angeordnet sind. Die Ankoppelfläche 13 und der Kontaktpunkt 14 zur Messstelle, an dem die Messstelle bei Befestigung des Fixierkörpers 12 bzw. der Rotationsmessvorrichtung 10 am ersten Aufnehmer 3a oder am zweiten Aufnehmer 3b in Kontakt zum Fixierkörper 12 ist, sind im Kreuzungspunkt der Schenkel an der Stirnfläche des Kreuzes ausgebildet. Die Sensoren 11 sind im Fixierkörper 12 also, wie in 5 dargestellt, auch jeweils an einer definierten Position in drei voneinander unabhängigen, bevorzugt orthogonalen, Raumrichtungen in einem definierten Abstand zum Kontaktpunkt 14 angeordnet.In the example of 5 are the at least three sensors 11 on the surface of a cruciform fixation body 12th arranged. The at least three sensors 11 are arranged on the front and / or side surfaces of the legs of a, preferably isosceles, cross and / or the front surface of the cross. They are arranged in such a way that they are attached when the fixing body is attached 12th or the rotation measuring device 10 at the measuring point each at a defined position in three mutually independent, orthogonal spatial directions at a defined distance from the respective measuring point. The docking area 13 and the point of contact 14th to the measuring point at which the measuring point when attaching the fixation body 12th or the rotation measuring device 10 on the first transducer 3a or on the second transducer 3b in contact with the fixation body 12th is, are formed at the intersection of the legs on the face of the cross. The sensors 11 are in the fixation body 12th so, as in 5 shown, also in each case at a defined position in three mutually independent, preferably orthogonal, spatial directions at a defined distance from the contact point 14th arranged.

Statt eines kreuzförmigen Fixierkörpers 12 kann die Rotationsmessvorrichtung 10 der Messvorrichtung 6 auch mindestens einen anders geformten, bevorzugt spiegelsymmetrischen, Fixierkörper, z. B. einen quaderförmigen Fixierkörper 12 aufweisen. Die Sensoren 11 können auch im Inneren des Fixierkörpers 12 angeordnet sein oder in die Oberfläche des Fixierkörpers 12 integriert bzw. eingebettet sein.Instead of a cross-shaped fixation body 12th can the rotation measuring device 10 the measuring device 6th also at least one differently shaped, preferably mirror-symmetrical, fixing body, for. B. a cuboid fixing body 12th exhibit. The sensors 11 can also be inside the fixing body 12th be arranged or in the surface of the fixing body 12th be integrated or embedded.

In 6 ist in einer schematischen seitlichen Ansicht ein Beispiel einer Vorrichtung zur Bestimmung des dynamischen Übertragungsverhaltens eines dynamisch angeregten Prüfkörpers mit mindestens einer Rotationsmessvorrichtung dargestellt. Eine Messvorrichtung 6 kann mindestens eine Rotationsmessvorrichtung 10 aufweisen. Im Beispiel der 6 ist eine erste Rotationsmessvorrichtung 10, die eine erste Gruppe von mindestens drei Sensoren 11 und einen Fixierkörper 12 aufweist, an einer ersten Messstelle am ersten Aufnehmer 3a angeordnet und eine zweite Rotationsmessvorrichtung 10, die eine zweite Gruppe von mindestens drei Sensoren 11 und einen Fixierkörper 12 aufweist, an einer zweiten Messstelle am zweiten Aufnehmer 3b angeordnet. Die Rotationsmessvorrichtungen 10 bzw. die jeweiligen Messstellen am ersten und am zweiten Aufnehmer 3a, 3b können typischerweise auf einer Achse entlang oder parallel zur Anregungsrichtung angeordnet sein, insbesondere auf einer horizontalen oder vertikalen Achse, wie in 6 dargestellt, die durch den Massenschwerpunkt des ersten Aufnehmers 3a und bzw. oder des zweiten Aufnehmers 3b verläuft, auf der auch der Massenschwerpunkt des Prüfkörpers 4 angeordnet sein kann.In 6th an example of a device for determining the dynamic transmission behavior of a dynamically excited test body with at least one rotation measuring device is shown in a schematic side view. A measuring device 6th can have at least one rotation measuring device 10 exhibit. In the example of 6th is a first rotation measuring device 10 having a first group of at least three sensors 11 and a fixing body 12th has, at a first measuring point on the first transducer 3a arranged and a second rotation measuring device 10 that is a second group of at least three sensors 11 and a fixing body 12th has, at a second measuring point on the second transducer 3b arranged. The rotation measuring devices 10 or the respective measuring points on the first and second transducers 3a , 3b can typically be arranged on an axis along or parallel to the excitation direction, in particular on a horizontal or vertical axis, as in FIG 6th represented by the center of mass of the first transducer 3a and / or the second transducer 3b runs on which the center of gravity of the test body 4th can be arranged.

Alternativ zu einer Rotationsmessvorrichtung 10 kann die Messvorrichtung auch mindestens ein Gruppe von mindestens drei Sensoren 11 aufweisen, die direkt an einer Oberfläche des jeweiligen ersten oder zweiten Aufnehmers 3a, 3b befestigt sein können oder in die Oberfläche des jeweiligen ersten oder zweiten Aufnehmers 3a, 3b integriert bzw. eingebettet sein können, wobei die die mindestens drei Sensoren 11 jeweils an einer definierten Position in drei voneinander unabhängigen Raumrichtung in einem definierten Abstand zu einer Messstelle am ersten Aufnehmer 3a oder am zweiten Aufnehmer 3b angeordnet sind.As an alternative to a rotation measuring device 10 the measuring device can also have at least one group of at least three sensors 11 have that are directly on a surface of the respective first or second sensor 3a , 3b can be attached or in the surface of the respective first or second transducer 3a , 3b can be integrated or embedded, the at least three sensors 11 each at a defined position in three mutually independent spatial directions at a defined distance from a measuring point on the first transducer 3a or on the second transducer 3b are arranged.

Claims

Device for determining the dynamic transmission behavior of a test body having a load frame (1) with a load distribution device (2), a receiving device (3, 3a, 3b) for a test body (4), at least one excitation device (5, 5a, 5b) and at least one Measuring device (6), wherein the receiving device (3, 3a, 3b) has a first transducer (3a) on a load input side (E) and a second transducer (3b) on a load output side (A) arranged opposite the load input side (E), between which the test body (4) can be rigidly fastened, with the first transducer (3a) is attached to the load distribution device (2) of the load frame (1) by at least one first bearing element (7), the second sensor (3b) is attached to the load frame (1) by at least one second bearing element (8), the at least one first bearing element (7) and the at least one second bearing element (8) are formed, the receiving device (3, 3a, 3b) with the test body (4) in the load frame (1) along at least one defined excitation direction in a free-free -Storage to store, and the load distribution device (2) and the receiving device (3, 3a, 3b) are formed, a static preload, which acts on the load distribution device, in the test body (4) along a load path between the at least one first bearing element (7) and the at least one second bearing element (8) running from the load input side (E) through the test body (4) in the direction of the load output side (A), the at least one excitation device (5, 5a, 5b) is designed to dynamically excite the test body (4) on the first transducer or on the second transducer along the at least one excitation direction with an excitation force, and the at least one measuring device (6) is formed when the excitation device (5, 5a, 5b) excites the test body (4) on the first transducer (3a), the excitation force on the first transducer (3a) and an oscillation path and / or an oscillation speed and / or to measure an oscillation acceleration on the first transducer (3a) and on the second transducer (3b), and when the excitation device excites the test body (4) on the second transducer (3b), the excitation force on the second transducer (3b) and an oscillation path and / or to measure an oscillation speed and / or an oscillation acceleration at the first sensor (3a) and at the second sensor (3b).

Device according to Claim 1 , characterized in that the mounting of the at least one first bearing element (7) and the at least one second bearing element (8) has an admittance ratio to the mounted test body (4) along the at least one excitation direction of at least 10, preferably 100.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one first bearing element (7) and / or the at least one second bearing element (8) is / are designed as a spring element, preferably as an elastomer spring, particularly preferably as an air spring or steel spring.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the excitation device (5, 5a, 5b) has at least one impact hammer which is designed to introduce the excitation force into the test body by means of a single mechanical impulse, and / or has at least one actuator which is designed is to introduce the excitation force with at least one excitation frequency f in the test body (4).

Device according to Claim 3 , characterized in that the at least one actuator (5, 5a, 5b) is designed to control the excitation force with at least one excitation frequency f or a noise signal in the frequency range between f> 2 kHz and f ≤ 10 kHz, preferably between f> 3 kHz and f ≤ 10 kHz, particularly preferably between f ≥ 5 kHz and f ≤ 10 kHz in the test body (4).

Device according to Claim 3 or 4th , characterized in that the at least one actuator (5, 5a, 5b) is designed as an electrodynamic actuator or piezoelectric actuator, in particular as a piezo stack actuator.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the device has a mechanical, hydraulic, pneumatic, electrical or gravity-loaded preload system which is designed to apply the static preload to the load distribution device (2).

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the device has at least one group of at least three sensors (11), each of which is designed, an oscillation path x, an oscillation speed v and / or an oscillation acceleration a in three mutually independent spatial directions to measure, the at least three sensors (11) each being arranged at a defined position in three mutually independent spatial directions at a defined distance from a measuring point on the first sensor (3a) or the second sensor (3b), or the at least three sensors ( 11) each in a rotation measuring device (10) on a fixing body (12) which is attached to the first pickup (3a) or to the second pickup (3b), on which fixing body (12) are arranged in such a way that the at least three sensors (11 ) each at a defined position in three mutually independent spatial directions at a defined distance from the M. are arranged on the first sensor (3a) or the second sensor (3b).

Device according to one of the Claims 1 to 8th , characterized in that the load frame (1), the load distribution device (2) and the receiving device (3, 3a, 3b) are designed to introduce the static preload along the direction of gravity into the test body (4), the first bearing element (7) and the second bearing element (8) are designed as spring elements, which are arranged with their spring directions parallel to the load path of the static preload, and the at least one excitation device (5, 5a, 5b) is designed, the excitation force in an excitation direction parallel and / or perpendicular to be introduced into the test body (4) for the load path of the static preload.

Device according to one of the Claims 1 to 8th , characterized in that the load frame (1), the load distribution device (2) and the receiving device (3, 3a, 3b) are designed to introduce the static preload perpendicular to the direction of gravity in the test body (4), with vibration decoupling elements (9) between the first transducer (3a) and the load frame (1) and the second transducer (3b) and the load frame (1) are arranged, which are designed to support the receiving device (3) with the test body (4) against gravity and in the direction of gravity to be dynamically decoupled from the load frame (1), the first bearing element (7) and the second bearing element (8) are designed as spring elements whose spring directions are aligned parallel to the load path of the static preload, and the at least one excitation device (5, 5a, 5b) is designed to introduce the excitation force in an excitation direction parallel and / or perpendicular to the load path of the static preload in the test body (4).