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Main Title: Charakterisierung von Körperschallquellen von Schienenfahrzeugen
Subtitle: Eignung der in-situ Methode zur Bestimmung der blockierten Kraft
Translated Title: Characterisation of structure borne sound sources of rail vehicles
Translated Subtitle: Suitability of the in situ method for determining the blocked force
Author(s): Böhm, Jenny Nicola
Advisor(s): Hecht, Markus
Referee(s): Hecht, Markus
Sarradj, Ennes
Koh, Hyo-In
Granting Institution: Technische Universität Berlin
Type: Doctoral Thesis
URI: https://depositonce.tu-berlin.de/handle/11303/17229
http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-16008
License: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
Abstract: Für die korrekte Prognose von Innengeräuschen von Schienenfahrzeugen ist eine unabhängige Charakterisierung der relevanten Körperschallquellen notwendig. Die direkte Messung der blockierten Kraft oder der freien Schnelle einer Körperschallquelle erfordert jedoch aufwändige Messaufbauten zum Erreichen der spezifischen Randbedingungen. Als vielversprechende Alternative wurde die indirekte in-situ Bestimmung der blockierten Kraft vorgeschlagen, die theoretisch auf einem beliebigen Empfänger erfolgen kann. Die inverse Bestimmung macht allerdings die Messung aller relevanten Freiheitsgrade notwendig und Messunsicherheiten können durch die Inversion verstärkt werden. Ziel der vorliegenden Arbeit ist die Untersuchung der Eignung der in-situ Methode für den Einsatz im Bahnsektor. Ein Fokus der Arbeit liegt auf der Bestimmung der für die in-situ Messung relevanten Freiheitsgrade. Das als indirekte Berücksichtigung vernachlässigter Freiheitsgrade bezeichnete Phänomen wird theoretisch diskutiert und es werden Bedingungen aufgezeigt, unter denen ein Freiheitsgrad für die in-situ Bestimmung der blockierten Kraft verzichtbar ist. Diese theoretischen Überlegungen können durch Messungen bestätigt werden. Als Untersuchungsobjekte dienen ein Fahrmotor und ein Bahnklimagerät, die in einem typischen industriellen Umfeld charakterisiert werden. Die Messung rotatorischer Komponenten erfolgt über die Methode der finiten Differenzen. Beim Fahrmotor sind in bestimmten Frequenzbereichen hohe Unsicherheiten bei der in-situ Bestimmung der blockierten Kraft sichtbar, die durch die komplexe Kopplungsgeometrie und eine Verstärkung von Abweichungen durch die Inversion verursacht werden. Abschließend wird dargelegt, dass die in-situ blockierte Kraft trotz der erhöhten Unsicherheit besser für die Charakterisierung typischer Körperschallquellen von Schienenfahrzeugen und für die Körperschallprognose geeignet ist als die freie Schnelle. Zur Reduzierung von Unsicherheiten wird eine Orientierungshilfe zur Ermittlung der zu berücksichtigenden Freiheitsgrade gegeben. Dafür ist jedoch Vorwissen zur Quellanregung und zur Kopplung erforderlich. Um schwer zugängliche Freiheitsgrade von der Messung ausschließen zu können, wird ein gezieltes Design des Prüfempfängers vorgeschlagen. Die Prüfung der Realisierbarkeit dieses Vorschlags in der Praxis steht noch aus.
The accurate prediction of rail vehicle interior noise requires an independent characterisation of the relevant structure-borne sound sources. However, the direct measurement of the blocked force or the free velocity of a structure-borne sound source involves a complex measurement setup to achieve specific boundary conditions. As a promising alternative, an indirect in-situ method was proposed to obtain the blocked force on an arbitrary receiver. However, the inverse determination makes it necessary to measure all relevant degrees of freedom and the inversion can amplify measurement uncertainties. The aim of the present work is to investigate the suitability of the in-situ method for application in the railway sector. One focus is the determination of the specific degrees of freedom that are relevant for the in-situ measurement. This work discusses the phenomenon called indirect consideration of neglected degrees of freedom from a theoretical point of view and indicates the conditions under which a degree of freedom is dispensable for the in-situ determination of the blocked force. These theoretical considerations can be confirmed by measurements. The measurement objects are a traction motor and an air conditioning unit, which are characterised in a typical industrial environment. The finite difference method is used for the measurement of rotational components. The measurement results of the traction motor reveal high uncertainties in the in-situ determination of the blocked force in certain frequency regions, which are caused by the complex coupling geometry and the amplification of measurement errors due to the inversion. Despite the increased uncertainty, the in-situ blocked force is better suited for the characterisation of typical structure-borne sound sources of rail vehicles and for structure-borne sound prediction than the free velocity. In order to reduce uncertainty, this work provides guidelines on how to determine the necessary degrees of freedom, which, however, require prior knowledge of source excitation and coupling. Finally, in order to exclude degrees of freedom that are difficult to access, this work suggests a specific design of the test receiver. The practical feasibility of this approach still demands further testing.
Subject(s): Körperschall
Quellencharakterisierung
Eisenbahnakustik
In-situ-Methode
blockierte Kraft
structure borne sound
source characterisation
railway acoustics
in situ method
blocked force
Issue Date: 2022
Date Available: 15-Aug-2022
Exam Date: 14-Jun-2022
Language Code: de
DDC Class: 534 Schall und verwandte Schwingungen
620 Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
TU Affiliation(s): Fak. 5 Verkehrs- und Maschinensysteme » Inst. Land- und Seeverkehr (ILS) » FG Schienenfahrzeuge
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