Angewandtes Sound Design durch Strukturoptimierung

Hochschulpraktikum, 4 SWS, Sommer- und Wintersemester

Lecturer (assistant)
Language of instructionGerman
DatesSee TUMonline

Inhalt

Zu Beginn der Veranstaltung erhalten die Studierenden eine Einführung in die Vibroakustik, die Geometrieerstellung und Modellierung mit Hilfe der kommerziellen Finite-Elemente Software COMSOL Multiphysics sowie gängiger Optimierungsverfahren. Die methodische Herangehensweise zur numerischen Optimierung eines vibro-akustischen Problems wird am einfachen System eines Klangstabs erarbeitet. Die einzelnen Schritte umfassen die Identifikation von Zielgrößen zur Optimierung, die Systemparametrisierung sowie die Implementierung eines Optimierungsalgorithmus in MATLAB.

Die Vorgehensweise des Einführungsbeispiels ist anschließend von den Praktikumsteilnehmern auf ein Modell einer selbstgewählten Glocke zu übertragen. Im Folgenden ist der Klang der Glocke numerisch zu optimieren. Abschließend soll der tatsächliche Klang der Glocke durch die numerisch ermittelten Ergebnisse näherungsweise reproduziert werden (Reauralisierung). Die numerischen Analysen der Glocke werden durch experimentelle Messungen während einer Exkursion in den Glockenturm der St. Ursula Kirche ergänzt.

Lernziele

Nach der erfolgreichen Teilnahme am Praktikum sind die Studierenden befähigt...

  • … die Funktionsweise gängiger numerischer Optimierungsverfahren zu verstehen und einzusetzen
  • … numerische Modelle in COMSOL Multiphysics aufzubauen und zu parametrisieren sowie anschließende Analysen mit MATLAB zu steuern und zu automatisieren
  • … den Zusammenhang zwischen dem Vibrationsverhalten von Strukturen und deren Abstrahlverhalten zu verstehen
  • … Maßnahmen zur Optimierung des Klangverhaltens von Strukturen zu treffen und hinsichtlich ihrer Effektivität zu bewerten

Organisatorisches / Ablauf

Praktikumstermine:

  • Einführender Vortrag rund um die Themen: Vibro-akustische Systeme, deren Einfluss- und Ergebnisgrößen sowie Glocken in Form eines Vortrags durch die Modulleitung
  • Einführung in die kommerzielle Finite-Elemente Software COMSOL Multiphysics und deren Steuerung mit MATLAB sowie in gängige Optimierungsverfahren auf Basis einer interaktiven Live-Demonstration zur Erarbeitung der methodischen Herangehensweise
  • Erweiterung der methodischen Herangehensweise zur eigenständigen, rechnergestützten Bearbeitung der Klangoptimierung einer selbstausgewählten Glockenform in Gruppenarbeit (max. zwei Teilnehmer je Gruppe) unter Betreuung der Modulleitung
  • Exkursion zum Glockenturm der St. Ursula Kirche und experimentelle Analyse des Klangs der Turmglocke

Prüfungsleistung:

  • 15-minütiger Vortrag über die Praktikumsergebnisse und -erkenntnisse mit anschließender ca. 10-minütiger Diskussion

Empfohlene Vorkenntnisse

  • Einführung in die Vibroakustik
  • Numerische Methoden für Ingenieure oder Finite Elemente

Die empfohlenen Vorkenntnisse sind für eine erfolgreiche Teilnahme an der Lehrveranstaltung nicht zwingend erforderlich. Falls Sie sich für eine Teilnahme aufgrund Ihrer Vorkenntnisse unschlüssig sind, steht Ihnen unsere Kontaktperson für Rückfragen zur Verfügung.

Sprechzeiten

Bei Nachfrage wenden Sie sich bitte an die Ansprechperson.