2014_2015_WS_Prüfung_ASF_Teilumfang_Strohe_final

WS 2014/2015: Modulprüfung AuN_131 „Akustik und Schwingungstechnik im Fahrzeugbau“
Platz-Nr.:
Name:
Matrikel-Nr.:
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freiwillige Angabe)
Vorname:
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Modul-Prüfung:
Matrikel-Nr.:
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Datum: Mittwoch, 04.02.2015
Gesamtseitenzahl Aufgabenteil A: 4 Seiten
Aufgabe
A1
A2
A3
A4
A5

Erreichbare
Punktzahl
11
15
22
12
5
65
Erreichte
Punktzahl
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04.02.2015
WS 2014/2015: Modulprüfung AuN_131 „Akustik und Schwingungstechnik im Fahrzeugbau“
1) Aufgabe A1: Anforderungen und Vorschriften (max. 11 Punkte)
Bei der nvh - Entwicklung von Fahrzeugen und Arbeitsmaschinen sind die Anforderungen des
Herstellers, des Gesetzgebers und der Kunden gleichermaßen zu berücksichtigen.
a) Nennen und erläutern Sie je zwei Anforderungen an das nvh – Verhalten eines PKW aus Sicht
des Herstellers und aus Sicht des Kunden am Beispiel des Porsche 911. (4 Punkte)
b) Welche gesetzliche Anforderung(-en) zum nvh – Verhalten von konventionellen PKW gibt es?
Erläutern Sie stichwortartig das (die) Messverfahren? (3 Punkte)
c) Welche zusätzliche gesetzliche Anforderung an das Geräuschverhalten von Elektrofahrzeugen
gibt es (stichwortartige Erläuterung)? (2 Punkte)
d) Nennen Sie 2 zusätzlichen Vorgaben für das nvh – Verhalten von Arbeitsmaschinen, welche
bei deren Entwicklung aufgrund Arbeitsschutzvorgaben zu berücksichtigen sind (keine
quantitativen Angaben erforderlich). (2 Punkte)
2) Aufgabe A2: Grundlagen der Schwingungstechnik (max. 15 Punkte)
Abhängig von den Eigenschaften des Mediums können unterschiedliche Spannungen auftreten.
Abhängig hiervon sind unterschiedliche Schwingungsarten möglich.
a) Ordnen Sie mögliche Wellenformen, zugehörende Spannungen sowie Medien mittels Pfeilen
korrekt einander zu. (Annahme: unendlich ausgedehnte ideale Medien) (5 Punkte)
Medium
mögl. Spannungen
mögl. Wellenformen
feste elastische Medien
Zugspannungen
Transversalwellen
flüssige elastische Medien
Druckspannungen
Longitudinalwellen
Schubspannungen
gasförmige elastische Medien
b) Grenzen Sie die beiden Begriffe „ebene Welle“ und „Kugelwelle“ durch Angabe von zwei
signifikanten Unterschieden gegeneinander ab. (4 Punkte)
c) Beschreiben Sie je ein Beispiel, welches in guter Näherung der Modellvorstellung der ebene
Welle bzw. der Kugelwelle entspricht. (2 Punkte)
d) In realen festen elastischen Medien können neben den reinen Wellenformen auch noch
weitere Wellenformen auftreten. Nennen Sie mindestens 2 weitere Wellenformen und
bewerten Sie ihre Bedeutung für die Geräuschabstrahlung einer Struktur anhand der
vorherrschenden Teilchenbewegung. (4 Punkte)
3) Aufgabe A3: ebenes Schallfeld (max. 20 Punkte)
Während der Entwicklung eines neuen Fahrzeuges tritt bei der Kombilimousine im Bereich von
30Hz eine signifikante Pegelüberhöhung im Innengeräusch auf. Körperschallmessungen an den
vier Punkten 1 bis 4 zeigen, dass bei dieser Frequenz ein Starrkörpermode der Heckklappe liegt.
Hierbei bewegen sich die 4 Messpunkte gleichphasig ausschließlich in x-Richtung um jeweils
0,005mm, siehe unten stehende Skizze.
Es gilt: Schallgeschwindigkeit c = 344 m/s; Luftdichte  = 1,2kg/m³
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WS 2014/2015: Modulprüfung AuN_131 „Akustik und Schwingungstechnik im Fahrzeugbau“
z
Skizze zu Aufgabe A3
x
y
I
II
IV
III
a) Stellen Sie die Bewegung der 4 Punkte in unten stehendem Diagramm zum Zeitpunkt  = /2
qualitativ und quantitativ korrekt dar. Markieren Sie insbesondere für alle 4 Punkte sowie
die Amplitude explizit. (6 Punkte)

Im






Re [mm]
0,001








b) Stellen Sie die Bewegung qualitativ und quantitativ korrekt als Amplituden- und
Phasenspektrum in unten stehenden Diagrammen dar. (4 Punkte)
[°]
^
s[mm]
0,001
180
0,00075
0,0005
90
0,00025
0
10
20
30
40 0,001
50
f[Hz]
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f[Hz]
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c) Berechnen Sie die mittlere Schallintensität in [W/m²], die mittlere Schallleistung in [W],
den mittleren Schalldruck in [bar] sowie den zugehörenden Schalldruckpegel unter der
Annahme, dass sich im Innenraum ein ideal ebenes Wellenfeld ausbildet. Resonanzeffekte sind
zu vernachlässigen, die akustisch wirksame Fläche der Heckklappe betrage 2m². (12 Punkte)
4) Aufgabe A4: Geräuschentstehungsmechanismen (12 Punkte)
Ein Fahrzeug besitzt einen 4-Zylinder 4-Takt Otto Reihenmotor ohne Ausgleichswellen. Im
Betrieb durchläuft die zweite Motorordnung den Frequenzbereich zwischen 20Hz (= 600 1/min)
und 200Hz (= 6000 1/min) aufgrund der freien Massenkräfte in weiten Bereichen
pegelbestimmend für das Innengeräusch.
a) Beschreiben Sie je eine technische Lösung zur: (6 Punkte)
- Reduzierung der Anregungskräfte, welche der Motor erzeugt
- Verringerung der Übertragung durch die Karosseriestruktur
- Verringerung der Abstrahlung der Geräusche in den Fahrzeuginnenraum
und erläutern Sie den jeweiligen Wirkmechanismus stichwortartig.
b) Bewerten Sie die von Ihnen vorgeschlagenen technischen Lösungen stichwortartig hinsichtlich
der Umsetzbarkeit und Wirksamkeit im Bereich PKW. (6 Punkte)
5) Aufgabe 5: Anregungsmechanismen (max. 5 Punkte)
Erläutern Sie stichwortartig den Begriff der Parameteranregung anhand eines Beispiels aus dem
Bereich des Antriebstranges.
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