Steifigkeits- und Dämpfungscharakterisierung von porösen Schäumen

Zur Geräuschreduktion von schwingenden Komponenten in automobilen Systemen werden unter anderem Schaumstoffe eingesetzt, die auf schallabstrahlende Oberflächen appliziert werden. Die resultierende Schalldämmung hängt hierbei maßgeblich von den physikalischen Eigenschaften des Schaumstoffes ab.
Die durchgeführten Studien umfassen die Charakterisierung des Schaumstoffmaterials sowie die experimentelle Bestimmung von frequenzabhängigen Steifigkeits- und Dämpfungseigenschaften im Frequenzbereich bis 2 kHz mittels eines Shakers.
Es wurden Messverfahren unterschiedlicher Prinzipien gegenübergestellt:
a) Ein vertikaler Aufbau, bei dem die Schaumproben durch eine starre Masse belastet sind und zu Schwingungen angeregt werden. Durch den Abgleich der Beschleunigungssignale der Anregung und der gefederten Masse in Relation zu der erwarteten Vergrößerungsfunktion des linearen Schwingsystems können durch Regressionsverfahren die Steifigkeit und das Dämpfungsmaß in Abhängigkeit der Resonanzfrequenz bestimmt werden.
b) Ein horizontaler Aufbau, bei dem die Schaumprobe zwischen einem starren Gegenlager und dem Shaker positioniert und monofrequent belastet wird. Unter Zuhilfenahme eines in Reihe geschalteten Kraftsensors wird das Weg-Kraft-Diagramm aufgezeichnet, aus dem die Steifigkeit sowie das Dämpfungsmaß abgeleitet werden können.