Am Beispiel der Berechnung von Schockantwortspektren werden in dem Vortrag verschiedene Möglichkeiten aufgezeigt, um mit Mathcad den linearen Oszillator zu simulieren. Neben dem klassischen Lösungsblock von Mathcad wird gezeigt, wie sich auch in Kommandozeilenbefehlen Parameter für die transiente Differenzialgleichung unterbringen lassen. Der Vortrag zeigt, wie Schockspektren für beliebige Anregungen ermittelt werden können, indem die transiente Differezialgleichung für verschiedene Eigenfrequenzen aber für die identische Anregung berechnet wird. Neben der rein numerischen Simulation wird auch ein Ansatz vorgestellt, der sich direkt auf die Variation der Konstanten stützt.

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Weiterentwicklung eines Prüfregelwerks für Flexitanksysteme hinsichtlich des durchzuführenden Bahnauflaufstoßes. Während eines solchen Versuchs wird das Flexitanksystem, bestehend aus einem herkömmlichen Seefrachtcontainer und beladen mit einem wassergefüllten Folientank sowie einiger Zusatzeinrichtungen, auf einem Tragwagen verankert und anschließend einer intensiven Stoßbelastung ausgesetzt. Der Nachweis der Dichtigkeit des Tanks und die Einhaltung diverser Verformungsgrenzwerte am Container entscheiden über den Ausgang des Versuchs. Während die Arbeit auch diese Punkte aufgreift, liegt der eigentliche Schwerpunkt in der Auseinandersetzung mit derjenigen Beurteilungsgröße, welche die Erfüllung der Prüfanforderungen bestimmt. Derzeit wird dieses Prüfkriterium über eine Beschleunigungsamplitude definiert, was allerdings eine gewisse Unschärfe mit sich bringt. Die Prüfmethodik und ihre Entwicklungsgeschichte, sowie die damit einhergehenden Nachteile werden im Detail erläutert und eine Möglichkeit der Erweiterung des Kriteriums mithilfe des Schockantwortspektrums geboten. Als Beurteilungsgröße für die dynamische Prüfung von Tankcontainern bereits fest etabliert, wird dieses mathematische Analysewerkzeug in allen Einzelheiten vorgestellt und dessen Eignung für die Anwendung im Bahnauflaufstoß für Flexitanksysteme untersucht. Zu diesem Zweck wird ein Simulationsmodell entwickelt, mit dessen Hilfe eine ausführliche Parameteranalyse durchgeführt und deren Ergebnisse Versuchsmessungen gegenübergestellt werden. Die Schlussfolgerungen münden in einem dem Flexitanksystem angepassten Prüfkriterium auf Basis des Schockantwort-spektrums, welches in Form eines Regelwerksentwurfs den entscheidungsberechtigten Gremien vorgeschlagen wird. Die Inhalte der drei Hauptkapitel der Dissertation können in folgenden Punkten zusammengefasst werden: Das Flexitanksystem wird vorgestellt, der Auflaufversuch erläutert und diskutiert sowie Versuchsergebnisse präsentiert und nach verschiedenen Gesichtspunkten analysiert. Das Schockantwortspektrum wird hergeleitet, dessen Charakteristika herausgestellt und deren Anwendung an praktischen Beispielen demonstriert. Die Eignung des Schockantwortspektrums zur Beurteilung von Auflaufstößen mit Flexitanksystem wird überprüft, die Einflussfaktoren in einer Parameteranalyse durchleuchtet und die Ergebnisse in die Definition eines neuen Prüfkriteriums eingeflochten. Die Dissertation entstand im Rahmen eines Fördermittelprojekts des Europäischen Sozialfonds und in Kooperation mit der Prüfanlage der TÜV SÜD Rail GmbH in Görlitz.

Am Beispiel der Berechnung von Schockantwortspektren werden in dem Vortrag verschiedene Möglichkeiten aufgezeigt, um mit Mathcad den linearen Oszillator zu simulieren. Neben dem klassischen Lösungsblock von Mathcad wird gezeigt, wie sich auch in Kommandozeilenbefehlen Parameter für die transiente Differenzialgleichung unterbringen lassen. Der Vortrag zeigt, wie Schockspektren für beliebige Anregungen ermittelt werden können, indem die transiente Differezialgleichung für verschiedene Eigenfrequenzen aber für die identische Anregung berechnet wird. Neben der rein numerischen Simulation wird auch ein Ansatz vorgestellt, der sich direkt auf die Variation der Konstanten stützt.

Der Vortrag stellt Idee und Grundlagen der Berechnung von Schockantwortspektren dar. Er zeigt, wie man exemplarisch für einen Halbsinusstoß das Schockantwortspektrum in der PTC FEM-Software Creo Elements / Pro Mechanica berechnen kann. Die Schockantworten eines Ein- und Zweimassenschwingers werden sowohl zeitaufgelöst als auch über die dynamische Stoßanalyse berechnet. Die modalen Superpositionsmethoden "Absolute Summe" und "SRSS" (Square Root of the Sum of the Squares - geometrischer Mittelwert) werden vorgestellt. Als reales Beispiel werden Schockanalysen für verschiedene Halbsinusimpulse mit einem Wärmebildgerät der Firma Carl Zeiss Optronics GmbH durchgeführt und mit einer zeitaufgelösten Analyse verglichen. Abschließend wird auf die Erzeugung von Antwortspektren für die Substrukturauslegung eingegangen. / The presentation explains idea and fundamentals of shock response spectra analysis. With help of the PTC FEM-software Creo Elements / Pro Mechanica the shock response spectra (SRS) for an exemplary half sine shock is calculated. The shock response of a one-mass and a two-mass oscillator are analyzed per dynamic time as well as per dynamic shock analysis. The modal superposition methods "absolute sum" and "SRSS" (Square Root of the Sum of the Squares) are explained. The method is applied for different half sine shocks on a realistic example: A thermal imaging system of the company Carl Zeiss Optronics GmbH. Finally, the creation of response spectra for global-local analysis is explained.

Der Vortrag stellt Idee und Grundlagen der Berechnung von Schockantwortspektren dar. Er zeigt, wie man exemplarisch für einen Halbsinusstoß das Schockantwortspektrum in der PTC FEM-Software Creo Elements / Pro Mechanica berechnen kann. Die Schockantworten eines Ein- und Zweimassenschwingers werden sowohl zeitaufgelöst als auch über die dynamische Stoßanalyse berechnet. Die modalen Superpositionsmethoden "Absolute Summe" und "SRSS" (Square Root of the Sum of the Squares - geometrischer Mittelwert) werden vorgestellt. Als reales Beispiel werden Schockanalysen für verschiedene Halbsinusimpulse mit einem Wärmebildgerät der Firma Carl Zeiss Optronics GmbH durchgeführt und mit einer zeitaufgelösten Analyse verglichen. Abschließend wird auf die Erzeugung von Antwortspektren für die Substrukturauslegung eingegangen. / The presentation explains idea and fundamentals of shock response spectra analysis. With help of the PTC FEM-software Creo Elements / Pro Mechanica the shock response spectra (SRS) for an exemplary half sine shock is calculated. The shock response of a one-mass and a two-mass oscillator are analyzed per dynamic time as well as per dynamic shock analysis. The modal superposition methods "absolute sum" and "SRSS" (Square Root of the Sum of the Squares) are explained. The method is applied for different half sine shocks on a realistic example: A thermal imaging system of the company Carl Zeiss Optronics GmbH. Finally, the creation of response spectra for global-local analysis is explained.

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Weiterentwicklung eines Prüfregelwerks für Flexitanksysteme hinsichtlich des durchzuführenden Bahnauflaufstoßes. Während eines solchen Versuchs wird das Flexitanksystem, bestehend aus einem herkömmlichen Seefrachtcontainer und beladen mit einem wassergefüllten Folientank sowie einiger Zusatzeinrichtungen, auf einem Tragwagen verankert und anschließend einer intensiven Stoßbelastung ausgesetzt. Der Nachweis der Dichtigkeit des Tanks und die Einhaltung diverser Verformungsgrenzwerte am Container entscheiden über den Ausgang des Versuchs. Während die Arbeit auch diese Punkte aufgreift, liegt der eigentliche Schwerpunkt in der Auseinandersetzung mit derjenigen Beurteilungsgröße, welche die Erfüllung der Prüfanforderungen bestimmt. Derzeit wird dieses Prüfkriterium über eine Beschleunigungsamplitude definiert, was allerdings eine gewisse Unschärfe mit sich bringt. Die Prüfmethodik und ihre Entwicklungsgeschichte, sowie die damit einhergehenden Nachteile werden im Detail erläutert und eine Möglichkeit der Erweiterung des Kriteriums mithilfe des Schockantwortspektrums geboten. Als Beurteilungsgröße für die dynamische Prüfung von Tankcontainern bereits fest etabliert, wird dieses mathematische Analysewerkzeug in allen Einzelheiten vorgestellt und dessen Eignung für die Anwendung im Bahnauflaufstoß für Flexitanksysteme untersucht. Zu diesem Zweck wird ein Simulationsmodell entwickelt, mit dessen Hilfe eine ausführliche Parameteranalyse durchgeführt und deren Ergebnisse Versuchsmessungen gegenübergestellt werden. Die Schlussfolgerungen münden in einem dem Flexitanksystem angepassten Prüfkriterium auf Basis des Schockantwort-spektrums, welches in Form eines Regelwerksentwurfs den entscheidungsberechtigten Gremien vorgeschlagen wird. Die Inhalte der drei Hauptkapitel der Dissertation können in folgenden Punkten zusammengefasst werden: Das Flexitanksystem wird vorgestellt, der Auflaufversuch erläutert und diskutiert sowie Versuchsergebnisse präsentiert und nach verschiedenen Gesichtspunkten analysiert. Das Schockantwortspektrum wird hergeleitet, dessen Charakteristika herausgestellt und deren Anwendung an praktischen Beispielen demonstriert. Die Eignung des Schockantwortspektrums zur Beurteilung von Auflaufstößen mit Flexitanksystem wird überprüft, die Einflussfaktoren in einer Parameteranalyse durchleuchtet und die Ergebnisse in die Definition eines neuen Prüfkriteriums eingeflochten. Die Dissertation entstand im Rahmen eines Fördermittelprojekts des Europäischen Sozialfonds und in Kooperation mit der Prüfanlage der TÜV SÜD Rail GmbH in Görlitz.