Energieeinbringung in aktive Strukturen

Mechatronik und Adaptronik bieten dem allgemeinen Maschinenbau innovative neue Möglichkeiten zur Optimierung strukturmechanischer Systeme. Die Adaptronik ermöglicht durch ein hohes Maß an Funktionsverdichtung, in dem der passiven Struktur neben den klassischen lasttragenden und formdefinierenden Funktionen zusätzlich sensorische und aktuatorische Eigenschaften übertragen werden, besonderes Potential. Sowohl für die Abschätzung dieses Potentials für beliebige Anwendungen als auch für die Modellierung des Gesamtsystems bestehend aus Struktur, Aktuator, Sensor und Regelung sind einfache Strukturmodelle notwendig, die die sensorischen und aktuatorischen Eigenschaften berücksichtigen. Da eine Vielzahl von Strukturen sich idealisiert als Balken darstellen lassen, wird in diesem Beitrag ein analytisches, experimentelles verifiziertes Balkenmodell mit unsymmetrisch applizierten Piezokeramiken vorgestellt. Dieses Balkenmodell erlaubt neben der klassischen mechanischen Beschreibung auch die Herleitung eines Impedanzmodells des Balkens und eignet sich hervorragend als Baustein für eine Simulation des Gesamtsystems einer adaptiven Struktur in der Matlab/Simulink-Umgebung.