Aeroelastizität

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Aeroelastizität ist der Überbegriff der physikalischen Vorgänge, die an umströmten Strukturen entstehen, wenn aerodynamische Lasten mit den elastomechanischen Kräften und Verformungen der Struktur wechselwirken. Diese Vorgänge sind beispielsweise an der Struktur des Leit- und Tragwerks bei Flugzeugen oder an Rotorblättern von Windenergieanlagen zu beobachten.

Luftfahrt[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

In der Aeronautik wird im Wesentlichen zwischen Buffeting, Flattern, Umkehr der Ruderwirkung und Aerodynamische Divergenz unterschieden.

Trotz der Komplexität der physikalischen Vorgänge werden einhergehende Probleme mittlerweile in der Regel sicher beherrscht. Es kam jedoch mit steigender Fluggeschwindigkeit in der Geschichte der Luftfahrt immer wieder zu Problemen mit Auswirkungen der Aeroelastizität, bis hin zum plötzlichen Absturz. Problematisch ist vor allem die nichtlineare Kopplung der durch die Strömung verursachten Kräfte mit den Strukturkräften.

Windkraft[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Erst die aeroelastische Simulation ermöglichte den Bau wirtschaftlicher, moderner Windkraftanlagen mit mehreren Megawatt Leistung.

Das Thema Aeroelastische Modellierung kommt aus der Windkraft. Die Norm IEC 61400 (VDE 0127) sieht dieses Verfahren als bevorzugte Methode für den Festigkeitsnachweis vor.

Brückenbau[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Diese Vorgänge treten auch bei Brücken auf, deren Überbau nicht aerodynamisch gebaut ist. Grund dafür sind die Wirkungen der Kármánsche Wirbelstraße. Es entstehen hinter dem umströmten Objekt gegenläufige Wirbel, die sich von dem Objekt mit einer gewissen Frequenz ablösen, die von der Windgeschwindigkeit abhängt. Fällt diese Ablösefrequenz mit der Eigenfrequenz des Objektes zusammen gerät es in Schwingung; es flattert.[1]

Dieses Phänomen führte im Fall der Tacoma-Narrows-Bridge von 1940 zur Resonanzkatastrophe und damit zum Zusammenbruch der Brücke.[1]

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. a b Bernard J. Feldman: What to Say About the Tacoma Narrows Bridge to Your Introductory Physics Class. University of Missouri-St, Louis, St. Louis, MO, February 2003, abgerufen am 13.10.2016 (englisch).