SE1250014A1 - Förfarande och anordning för initiering och understödjande av strukturella vibrationer i en strukturell komponent - Google Patents

Abstract

Uppfínningen avser ett förfarande och en anordning för initiering och vidmakthållande av strukturella vibrationer i en strukturell 5 komponent (1) som har en eftergivlighet och ett deformationsbe-teende, med användande av åtminstone en vibrationsaktuator (3) för generering av vibrationer och åtminstone en vibrations-sensor (4). Vibrationsaktuatorn (3) styrs som respons på vibra-tionssensorn (4) på så sätt att en specifik vibrationsrespons 10 uppnås för den strukturella komponenten (1). Styrningen genom-förs så att, när en stöt detekteras, anpassas den strukturellakomponentens (1) eftergivlighet och deformationsbeteende till en önskad eftergivlighet och ett önskat deformationsbeteendeberoende på en specifik extern belastning för vilken den struktu- 15 rella komponenten (1) är utsatt som en konsekvens av nämnda stöt. (Fig. 2)

Description

15 20 25 30 35

[0004] Ett förfarande och en anordning för styrning av de- formationsformen hos en strukturell komponent genom att vibra- tioner påföres är kända från WO2001/19666. Denna styrning ba- seras på fördefinierade uppskattningar av dynamiken hos den strukturella komponenten som skall bringas till att vibrera. Även om en styrbar signal specificeras kan den resulterande vibratio- nen variera relativt avsevärt som ett resultat av små fel i de för- definierade estimaten av den strukturella komponentens struktu- rella dynamik.

[0005] Alla strukturella komponenter har specifika dynamis- ka egenskaper när de utsätts för excitering vid vissa så kallade egenmodfrekvenser, ibland hänvisade till som resonansfrekven- ser. Den dynamiska responsen domineras i hög utsträckning av en viss vibrationsform, en egenmodform, eller modform, för exci- tering som sammanfaller med egenmodfrekvensen. Denna vibra- tionsform är väsentligen oberoende av lokaliseringen och rikt- ningen hos excitationen. Vidare är vibrationens amplitud i såda- na fall speciellt hög i jämförelse med om den strukturella kom- ponenten exciteras vid den frekvens som inte ligger nära en egenmodfrekvens.

[0006] För enkla geometrier, såsom en rak, jämn, homogen balk kan egenmodfrekvenserna och tillhörande modformer ofta beskrivas i termer av vågor längs balken. Sådana vågor kan ha formen hos en böjning, såsom illustreras i fig. 6, en vridning så- som illustreras i fig. 8 eller en längsgående (axiell) såsom illu- streras i fig. 7, eller vilken kombination som helst av dessa.

[0007] ihåliga strukturella geometrier kommer att uppvisa egenmoder som är av samma typ som nämndes ovan för en so- lid balksektion, men även egenmoder som domineras av vibra- tionsamplituder i paneler hos den ihåliga strukturella komponen- ten såsom illustreras i fig. 9. 10 15 20 25 30 35

[0008] Bestämning av egenmodfrekvenser genom dynamisk excitation och mätningar av den dynamiska responsen är tämli- gen okomplicerat förutom om egenmoderna har hög dämpning, det vill säga har en hög förlustfaktor, eller om det finns många egenmodfrekvenser i det intressanta spektralområdet, så kallad hög modal överlappning. Lämpligt val av lokaliseringen för exci- tationen och lokaliseringen för responsmätningar förbättrar för- mågan att detektera och karakterisera specifika egenmoder med dessas tillhörande egenmodfrekvenser.

[0009] Förutsägelser av egenmodfrekvenserna med använ- dande av modellering och analysverktyg, såsom metoder base- rade på finita elementmetoden, anses tämligen exakta om de ges ett estimat inom +/-5 % från den sanna (mätta) egenmodfre- kvensen. Om man tar föremål från serieproduktion, såsom bilar, kommer inte bara en diskrepans mellan analysresultaten och testresultaten att uppstå utan också variationer mellan de olika föremålen kommer att finnas. Detta såsom ett resultat av pro- duktionstoleranser vad gäller dimensioner, skillnader i material- egenskaper och variationer i sammansättningen.

[0010] Utan att ha mycket precisa estimat för egenmodfre- kvenserna för en strukturell komponent kan den aktuella re- sponsen för excitation med en frekvens nära en egenmodfre- kvens variera högst avsevärt. Såsom ett exempel kan ett system som har en egenmodfrekvens vid 2300Hz ha nästan samma vib- rationsform för excitation mellan 2200Hz och 2400Hz, men vib- rationsamplituden kommer att vara 5 gånger högre vid 2300Hz i jämförelse med excitationen vid 2200Hz eller 2400Hz, vid en förlustfaktor på 2 %. Responsfasen i förhållande till excitationen kommer att vara -13 grader för excitation vid 2200Hz, -90 grader för excitation vid 2300Hz, och -167 grader vid excitation vid 2400Hz. Detta innebär för en excitation vid 2200Hz att vibra- tionsförskjutningen kommer att vara nära det maximala positiva värdet när kraften har sitt maximala positiva värde medan exci- tationen vid 2400Hz kommer att ge en vibrationsförskjutningsre- 10 15 20 25 30 35 spons nära det maximala negativa värdet när kraften har sitt maximala positiva värde. Effekterna ovan illustreras i fig. 11.

SAMMANFATTNINGEN AV UPPFINNINGEN

[0011] Ändamålet med föreliggande uppfinning är att tillhan- dahålla ett förfarande och en anordning för styrning av efteref- tergivligheten och deformationsbeteendet hos en strukturell komponent om en extern händelse inträffar, speciellt när den strukturella komponenten utsätts för en transient extern belast- ning, såsom en stöt. I synnerhet eftersträvas en adaptiv styrning av eftergivligheten och deformationsbeteendet.

[0012] Detta ändamål uppnås med det förfarande som defi- nieras i krav 1. Den strukturella komponenten är således meka- niskt framtvingad till att vibrera med hjälp av nämnda åtminstone en vibrationsaktuator och vibrationsresponsen i den strukturella komponenten avkänns med hjälp av nämnda åtminstone en vib- rationssensor. Kombinationen av en vibrationsaktuator och en vibrationssensor möjliggör det uppfinningsenliga förfarandet och medger initiering, styrning och vidmakthållande av en bestämd vibration hos den strukturella komponenten.

[0013] Föreliggande uppfinning medger förbättring av de- formationsbeteendet hos den strukturella komponenten, såsom slanka strukturella komponenter och tunnväggiga strukturella komponenter, vilka har en tendens att bucklas när de utsätts för externa belastningar över en viss nivå. Bucklingsbeteendet kan vara annorlunda för en snabbt applicerad belastning såsom en stöt, än för en sig långsamt ändrande ändrad belastning. Före- liggande uppfinning baseras på det faktum att en störning av en strukturell komponents tillstånd, även med liten amplitud, smä interna och externa krafter, och följaktligen med liten intern energi och externt applicerad energi kan avsevärt förändra ef- tergivligheten eller styvheten och deformationsbeteendet hos den strukturella komponenten. 10 15 20 25 30 35 [O014] Stöten kan detekteras med hjälp av vilken lämplig stötdetektor som helst, i form av ett för-krockdetekteringssystem eller ett krockdetekteringssystem. Ett sådant för- krockdetekteringssystem kan baseras på exempelvis radarsen- sorer i fronten av den strukturella komponenten, exempelvis in- nefattade av ett fordon och utformade att detektera ett hinder som närmar sig fordonet vid en bestämd hastighet. Ett för- krockdetektringssystem kan exempelvis medge uppskattning av om ett hinder har en hög sannolikhet att stöta till den strukturel- la komponenten eller exempelvis fordonet med en full frontkon- takt, en sned frontkontakt, en stöt från sidan eller någon kombi- nation av dessa. Baserat på en sådan stötdetektering kan det optimala vibrationsbeteendet för den förväntade typen av stöt och en uppskattning av stöthastigheten definieras. Vibrationer kan initieras med hjälp av en drivsignal som tillförs av en styr- enhet och matas till vibrationsaktuatorn. Kontinuerlig avkänning av vibrationerna, med hjälp av vibrationssensorn, kan återmatas till styrenheten och med en styralgoritm innefattad av styrenhe- ten kan drivsignalen anpassas i syfte att anpassa den önskade vibrationen, i synnerhet vibrationen vid stötögonblicket.

[0015] Vibrationssensorn, eller flera vibrationssensorer, skall väljas och installeras för avkänning av strukturella vibratio- ner, i synnerhet sådana vibrationer som är resultatet av en styr- bar applicerad excitation. Vibrationsmätningsförmågan hos nämnda åtminstone en vibrationssensor medger bestämning av vibrationens amplitud och fas vid mätpunkten och även upp- skattning av vibrationens amplitud och fas i områden hos den strukturella komponenten utan vibrationssensorer, med använ- dande av dynamiska modeller för den strukturella komponenten.

Sådana modeller kan i typiska fall baseras på finita elementme- toden och egenmodsteori.

[0016] En användning av uppfinningen är att applicera vib- rationer för att förebereda för en identifierad efterföljande poten- 10 15 20 25 30 35 tiell transient belastning som leder till en permanent, icke åter- gående, deformation av en strukturell komponent där de initie- rade vibrationerna förändrar den dynamiska eftergivligheten och deformationen hos den strukturella komponenten på sätt så att det reducerar skadan hos strukturen själv, efller reducerar be- lastningarna och skadan på föremål, innefattande människor, som skall skyddas av den strukturella komponenten. Detta kan användas exempelvis för att förbättra krocksäkerheten hos ett fordon eller andra produkter som används för transport av män- niskor, såsom en bil, en lastbil, ett tåg eller flygplan, eller för transport av gods.

[0017] En annan användning av uppfinningen är att applice- ra vibrationer för att förbereda för en identifierad efterföljande potentiell transient belastning där vibrationerna förändrar den dynamiska styvheten och deformationen hos den strukturella komponenten i syfte att erhålla en mer fördelaktig elastisk, åter- förbar deformation av den strukturella komponenten. Detta kan användas exempelvis för ett upphängningssystem för ett fordon, en transportcontainer eller andra produkter som kan dra nytta av att ha en fördel av att kunna ändra eftergivligheten och deforma- tionsegenskaper vid vissa identifierade potentiella belastnings- tillstånd.

[0018] Vidare gör uppfinningen det möjligt att initiera eller förstärka ett naturligt bucklingsbeteende hos en strukturell kom- ponent. Detta kan i synnerhet användas för tunnväggiga tvär- sektioner och användas för att styra globala likväl som lokala bucklingsformer för individuella paneler eller panelsegment.

[0019] I motsats härtill kan uppfinningen användas för att undertrycka en naturlig deformation av strukturen och istället styra strukturen till deformation i enlighet med den införda vibra- tionen med deformationen, töjningarna och spänningarna som primära kvantiteter för denna styrning. 10 15 20 25 30 35

[0020] Vidare gör uppfinningen det möjligt att applicera vib- rationer för att inducera spänningar så att kombinationen av vib- rationsinducerade spänningar och spänningarna från den exter- na belastningen överstiger materialets sträckgräns i vissa områ- den av strukturen. Detta kan vara resultatet av vilken kombina- tion som helst av transversella vibrationer, torsionsvibrationer, longitudinella vibrationer och effekten av den externa belast- ningen.

[0021] Enligt en utföringsform av uppfinningen uppnås den önskade eftergivligheten och det önskade deformationsbeteen- det från en kombination av en deformation på grund av de gene- rerade vibrationerna och en deformation på grund av den exter- na belastningen. Med fördel utnyttjas en geometrisk effekt hos kombinationen för att uppnå den önskade eftergivligheten eller styvheten och det önskade deformationsbeteendet.

[0022] Enligt en utföringsform av uppfinningen utnyttjas kombinationen för att uppnå töjningar eller spänningar i den strukturella komponenten så att den strukturella komponenten utvecklar det önskade deformationsbeteendet innefattande eller bestående av icke återgående deformationer. Flera mekaniska fenomen är möjliga att använda med det uppfinningsenliga förfa- randet. En direkt konsekvens av de genererade vibrationerna är de ytterligare töjningar och spänningar som är resultatet av vib- rationerna. Detta kan utnyttjas för att tvinga fram materialföränd- ringar såsom initiering av spänning, vilket dramatiskt förändrar eftergivligheten, styvheten, den momentana deformationen och de efterföljande deformationerna. De geometriska effekterna hos vibrationerna kan utnyttjas för att initiera, eller förstärka, geo- metriska effekter såsom buckling. Det skall noteras att både elastiska tillstånd liksom plastiska, icke återgående tillstånd kan påverkas av de inducerade vibrationerna.

[0023] Enligt en utföringsform av uppfinningen innefattar för- farandet det föregående steget: 10 15 20 25 30 35 - detektering och selektivt framkallande av strukturella egenmo- der hos den strukturella komponenten för att möjliggöra uppnå- ende av nämnda specifika vibrationsrespons.

[0024] Enligt en utföringsform av uppfinningen innefattar förfa- randet det föregående steget: - identifiering av strukturella dynamiska egenskaper hos den strukturella komponenten med användande av nämnda åtmin- stone en vibrationsaktuator för generering av vibrationer och nämnda åtminstone en vibrationssensor. Den strukturella kom- ponentens strukturella egenmoder bestäms av de strukturella dynamiska egenskaperna.

[0025] Med användande av de identifierade strukturella dy- namiska egenskaperna och genom excitering av egenmoder kan deformationsbeteendet för en strukturell komponent som utsätts för transienta belastningar således förbättras. Enligt en aspekt av uppfinningen kan en enda mod exciteras. Enligt en annan aspekt kan en kombination av moder exciteras. Denna kombina- tion av moder kan innefatta moder av samma typ, exempelvis transversella moder, eller en kombination av transversella mo- der, torsionsmoder och longitudinella moder. Enligt en ytterliga- re aspekt av uppfinningen kan moder med vibrationsform liknan- de buckling av ett tvärsnitt hos en strukturell komponent med panelområden exciteras och därmed medge styrning av eftergiv- ligheten eller styvheten och deformationsbeteendet hos den strukturella komponenten på ett fördelaktigt sätt.

[0026] Enligt en utföringsform av uppfinningen identifieras de strukturella dynamiska egenskaperna vid fördefinierade till- fällen, eller baserade på ett maximalt tidsintervall från den före- gående identifieringen. Om den strukturella komponenten inne- fattas av ett fordon kan det fördefinierade tillfället med fördel innefatta när en viss körhastighet har uppnåtts för fordonet, när fordonets motor startas, när fordonet bromsas eller när en viss retardationsnivå har uppnåtts, vid schemalagda funktionskon- 10 15 20 25 30 35 troller, eller i relation till när den senaste identifieringen av så- dana egenskaper gjordes.

[0027] Detaljerade estimat av den strukturella dynamiken kan göras genom excitering av den strukturella komponenten och avkänning, eller mätning, av vibrations-, eller dynamiska, responsen. Från den avkända vibrationsresponsen, och kunska- pen om exciteringssignalen, kan frekvensresponsfunktioner och impulsresponsfunktioner härledas. Detta medger identifiering av egenmoder och bestämning av egenmodegenskaper såsom egenmodfrekvensen och dämpningen. Om mer än en vibrations- sensor är tillgänglig kan det också vara möjligt att uppskatta modformen hos någon av de identifierade egenmoderna. För- bestämda egenmodsegenskaper, exempelvis från analys med användande av modeller av den strukturella komponenten, eller föregående mätningar för den föreliggande strukturella kompo- nenten, eller för en liknande strukturell komponent, kan också användas i kombination med de avkända strukturella dynamiska egenskaperna för en mer detaljerad och fullständigare karakteri- sering av föreliggande strukturella dynamiska egenskaper så- som modformen.

[0028] Enligt en utföringsform av uppfinningen innefattar för- farandet steget: identifiering av de strukturella dynamiska egen- skaperna hos de strukturella egenskaperna hos den strukturella komponenten för identifiering av anomalier som påverkar efter- givligheten och anomalier som påverkar deformationsbeteendet i det fall att den strukturella komponenten utsätts för den externa belastningen. Variation hos de strukturella dynamiska egenska- perna kan vara ett resultat av variationer i omgivningstillstånd, förslitning, annan degradering eller förändring av egenskaperna över tid, eller fysikaliska effekter såsom icke-linjäritet. Identifie- ring och spårning av sådana variationer kan således också vara en aspekt av uppfinningen. 10 15 20 25 30 35 10

[0029] Ändamålet uppnås också med den inledningsvis an- givna anordningen som kännetecknas av att anordningen inne- fattar åtminstone en vibrationssensor som kommunicerar med styrenheten och är konfigurerad att appliceras på den strukturel- la komponenten för att känna av en vibrationsrespons i den strukturella komponenten och av att styrenheten är konfigurerad för styrning av nämnda åtminstone en vibrationsaktuator som respons på vibrationssensorn på så sätt att en specifik vibra- tionsrespons uppnås för den strukturella komponenten så att, när en stöt detekteras av stötdetektorn, anpassas eftergivlighe- ten och deformationsbeteendet hos den strukturella komponen- ten till en önskas eftergivlighet och ett önskat deformationsbete- ende beroende på en specifik extern belastning för vilken den strukturella komponenten utsätts som en konsekvens av nämnda stöt.

[0030] Enligt en utföringsform av uppfinningen, innefattar nämnda åtminstone en vibrationsaktuator åtminstone ett av ett piezo-elektriskt element och ett elektromagnetiskt element.

[0031] Enligt en utföringsform av uppfinningen är nämnda åtminstone en vibrationsaktuator applicerad på den strukturella komponenten vid en första position och vid en andra position, varvid nämnda åtminstone en aktuator är konfigurerad att gene- rera vibrationer vid den första positionen och motriktade vibra- tioner vid den andra positionen.

[0032] Enligt en utföringsform av uppfinningen innefattar stötdetektorn en absolutrörelse- eller relativrörelsedetektor, så- som en accelerometer, en radarsensor, en sonarsensor, en ka- mera eller positioneringssystemdata.

[0033] Enligt en utföringsform av uppfinningen innefattas den strukturella komponenten av ett fordon, varvid anordningen innefattar ett fordonsdiagnossystem konfigurerat att identifiera anomalier som påverkar eftergivligheten och anomalier som på- 10 15 20 25 30 35 11 verkar deformationsbeteendet i det fall att den strukturella kom- ponenten utsätts för den externa belastningen, och att rapporte- ra ett säkerhetstillstånd som är relaterat till fordonets strukturel- la komponent baserat på de identifierade anomalierna. Anord- ningen och förfarandet enligt föreliggande uppfinning kan såle- des utnyttja de identifierade strukturella dynamiska egenskaper- na som ingångsdata för ett tillståndsövervakningssystem. Syftet med en sådan övervakning kan vara men är inte begränsat till identifiering av degraderade krockegenskaper.

[0034] Ändamålet uppnås också med ett system som inne- fattar en strukturell komponent och en anordning såsom definie- ras ovan och konfigurerad att initiera och vidmakthålla vibratio- ner i den strukturella komponenten.

KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA

[0035] Föreliggande uppfinning skall nu förklaras närmare genom en beskrivning av föredragna utföringsformer och med hänvisning till bifogade ritningar.

Fig 1 visar en perspektivvy av en första utföringsform av en anordning enligt uppfinningen på en strukturell kom- ponent innefattad av ett fordonschassi.

Fig 2 visar en perspektivvy av anordningen i fig. 1 på en strukturell komponent.

Fig 3 visar en perspektivvy av en andra utföringsform av en anordning enligt uppfinningen på en strukturell kom- ponent Fig 4 visar en perspektivvy av en tredje utföringsform av en anordning enligt uppfinningen på en strukturell kom- ponent Fig 5 visar en perspektivvy av en fjärde utföringsform av en anordning enligt uppfinningen på en strukturell kom- ponent Fig 6 illustrerar en böjegenmod för en solid balk.

Fig 7 illustrerar en longitudinell egenmod för en stång. 10 15 20 25 30 35 12 Fig 8 illustrerar en torsionsegenmod för en solid balk.

Fig 9 illustrerar en egenmod för en tunnväggig komponent.

Fig 10A-C illustrerar simuleringsresultat för en rektangulär ihålig sektion som stöter mot en stel yta för fallet med inga inducerande vibrationer, fig.10A, för fallet med inducering av en vibration på 3 kHz, Fig 10B och 1OB', och för fallet med inducering av en vibration på 4kHz, Fig 10C. illustrerar responsvariationen för ett enkelt dynamiskt system för en egenmodfrekvens på 2300Hz och en förlustfaktor på 2%.

Fig. 11 DETALJERAD BESKRIVNING AV OLIKA UTFÖRINGSFORMER AV UPPFINNINGEN

[0036] Fig 1 visar en anordning för att initiera och vidmakt- hålla vibrationer i en strukturell komponent 1 hos en fordons- struktur 2 hos en bil, delvis visad. l den visade utföringsformen innefattar eller består den strukturella komponenten 1 av en längsgående balk hos fordonsstrukturen. Anordningen innefattar en vibrationaktuator 3 och en strukturell vibrationssensor 4. An- ordningen innefattar också en stötdetektor 5 och en styrenhet 6.

Styrenheten 6 kommunicerar med vibrationsaktuatorn 3, vibra- tionssensorn 4 och stötdetektorn 5.

[0037] Vibrationsaktuatorn 3 är applicerad eller fäst på den strukturella komponenten 1 i syfte att kunna generera vibratio- ner i den strukturella komponenten 1. Vibrationsaktuatorn 3 kan innefatta eller bestå av ett piezo-elektriskt element, ett elektro- magnetiskt element, ett elektromekaniskt element, ett elektro- statiskt element etc..

[0038] Vibrationssensorn 4 är också applicerad eller fäst på den strukturella komponenten 1 i syfte att kunna känna av vibra- tioner i den strukturella komponenten 1 och tillhandahålla en 10 15 20 25 30 35 13 vibrationsresponssignal som skall kommuniceras till styrenheten 6.

[0039] Det skall noteras att anordningen kan innefatta mer än en vibrationsaktuator 3 och/eller fler än en vibrationssensor 4 applicerade på samma strukturella komponent 1 eller andra strukturella komponenter hos fordonet.

[0040] Stötdetektorn 5, eller en kollisionsdetektor av någon lämplig typ, är konfigurerad att detektera en efterföljande speci- fik extern belastning. Stötdetektorn 5 kan innefatta en absolutrö- relse- eller relativrörelsedetektor, såsom en accelerometer (krockdetektor), en radarsensor (för-krockdetektor), en sonar- sensor (för-krockdetektor), en kamera (för-krockdetektor) eller positioneringssystemdata (för-krockdetektor). Med en sådan stötdetektor är det möjligt att detektera en extern belastning en kort tidsperiod innan den verkligen äger rum.

[0041] Styrenheten 6 är konfigurerad att styra vibrationsak- tuatorn 3 till att generera vibrationer i det strukturella kompo- nenten 1 vid detektering av en potentiell krocksituation, detekte- rad av stötdetektorn 5. Styrenheten 6 tillför därvid en drivsignal till vibrationsaktuatorn 3 för att generera eller inducera en öns- kad vibration hos den strukturella komponenten 1. Vibrations- sensorn 4 känner av vibrationerna och skickar denna informa- tion till styrenheten 6. Vibrationsresponssignalen kan anpassas i syfte att vidmakthålla eller anpassa drivsignalen till vibrationsak- tuatorn 3 beroende på om den avkända vibrationen år den öns- kade vibrationen. Uppdaterad information från stötdetektorn 5 kan också utnyttjas för att ändra den önskade strukturella vibra- tionen om kollisionstillstånden detekteras såsom förändrade.

[0042] Fig 2 visar anordningen hos den första utföringsfor- men med den strukturella komponenten 1 i form av en ihålig balk som skulle kunna vara en vital del hos ett krocksäkerhets- system för ett fordon, såsom en bil, lastbil, buss eller något an- 10 15 20 25 30 35 14 nat transportmedel. Det skall noteras att elementen som har samma eller lika funktion har givits samma hänvisningsbeteck- ningar i alla utföringsformer och figurer. I denna utföringsform har vibrationsaktuatorn 3 en upphängd massa som bringas till att vibrera och ge en resulterande dynamisk kraft åt den struktu- rella komponenten 1. Vibrationssensorn 4 tillhandahåller medel för att känna av strukturella vibrationer i den strukturella kom- ponenten 1. Vibrationsaktuatorn 3 och vibrationssensorn 4 är båda fästa vid en innerväggsyta hos den ihåliga balken. Det skall noteras att en eller båda av vibrationsaktuatorn 3 och vib- rationssensorn 4 kan vara fästa vid en yttre väggyta hos den ihåliga balken. Den exakta positionen för vibrationsaktuatorn 3 och Vibrationssensorn 4 kan bestämmas av fackmannen bero- ende på geometrin eller formen hos den strukturella komponen- ten 1. I Fig 2 visas den ihåliga balken som en rak balk. Det skall noteras att balken också kan vara krökt eller lätt krökt.

[0043] Fig 3 visar en andra utföringsform av anordningen.

Också i denna utföringsform kan den strukturella komponenten 1 vara en vital del av krocksäkerhetssystemet för ett fordon, så- som en bil, lastbil, buss eller något att transportmedel. Anord- ningen hos den andra utföringsformen skiljer sig från den första utföringsformen genom att vibrationsaktuatorn och vibrations- sensorn är kombinerade i en förenad enhet 7, till exempel ett enda piezo-elektriskt element, som således fungerar både som en vibrationsaktuator och som en vibrationssensor. Vidare är vibrationsaktuatorn 3 i den andra utföringsformen applicerad på den strukturella komponenten 1 vid en första position 21 och vid en andra position 22. Vibrationsaktuatorn 3 är konfigurerad för att generera vibrationer vid den första positionen 21 och rever- serade vibrationer vid den andra positionen 22. Det skall note- ras att den andra utföringsformen kan innefatta en separat vib- rationssensor 4 och en vibrationsaktuator 3 som genererar vib- rationer vid den första positionen 21 och den andra positionen 22. 10 15 20 25 30 35 15

[0044] Fig 4 visar en tredje utföringsform av anordningen med två strukturella vibrationsaktuatorer 3 och 3' fästa på den strukturella komponenten 1 hos en fordonskropp 2. Såsom i de första och andra utföringsformerna är vibrationsaktuatorer 3, 3' fästa på den strukturella komponenten 1 i form av en longitudi- nell balk hos fordonsstrukturen. Detta strukturella vibrationsak- tuatorarragemang är speciellt effektivt för selektiv excitering av longitudinella vibrationer såsom illustreras i Fig 7 och böjvibra- tioner såsom illustreras i Fig 6. För longitudinella vibrationer bringas de två vibrationsaktuatorerna 3, 3' till att vibrera i fas medan för böjvibrationer bringas vibrationsaktuatorerna 3, 3' till att vibrera ur fas.

[0045] Fig 5 visar en fjärde utföringsform av anordningen på en strukturell komponent 1 innefattande två parallella plana element 1a, 1b som är förbundna med varandra med tvärstänger 11. Anordningen innefattar en vibrationsaktuator 3 och en vibra- tionssensor 4. Alla tvärstängerna 11 kan tvingas till att vibrera med samma vibrationsform, av vilka en sådan form indikeras med streckade linjer i figuren, genom ett lämpligt val av excite- ringsfrekvenser och installationen av vibrationsaktuatorn 3. I händelse av en extern belastning F kommer vibrationer hos tvärstängerna 11 att ändra eftergivligheten eller styvheten hos den strukturella komponenten 1. Om den externa belastningen är av mindre magnitud eller kort varaktighet, eller en kombina- tion av dessa, kommer den strukturella komponentens 1 defor- mationer att vara återförbara och strukturen återgår till ett initialt tillstånd när vibrationerna stoppas. Om den externa belastning- en är av en stor magnitud eller lång varaktighet, eller en kombi- nation av dessa, kommer den strukturella komponentens 1 de- formation att vara icke återgående och deformationer kommer att vara kvar efter det att vibrationerna har stoppats.

[0046] Föreliggande uppfinning är inte begränsad till de vi- sade utföringsformerna utan kan varieras och modifieras inom ramen för de efterföljande patentkraven. Speciellt är uppfinning- 16 en inte begränsad till de visade strukturella komponenterna utan är allmänt applicerbar på strukturella komponenter med vilken form som helst.

Claims (15)

10 15 20 25 30 35 17 Patentkrav

1. Förfarande för att initiera och vidmakthålla strukturella vib- rationer i en strukturell komponent (1), som har en eftergivlighet och ett deformationsbeteende, med användande av åtminstone en vibrationsaktuator (3) för generering av vibrationer, och åt- minstone en vibrationssensor (4), varvid förfarandet innefattar steget: - styrning av nämnda åtminstone en vibrationsaktuator (3) som respons på vibrationssensorn (4) på så sätt att en specifik vibra- tionsrespons uppnås för den strukturella komponenten (1), så att, när en stöt detekteras, anpassas den strukturella komponen- tens (1) eftergivlighet och deformationsbeteende till en önskad eftergivlighet och ett önskat deformationsbeteende beroende på en specifik extern belastning för vilken den strukturella kompo- nenten (1) är utsatt som en konsekvens av nämnda stöt.

2. Förfarande enligt krav 1, varvid den önskade eftergivlighe- ten och det önskade deformationsbeteendet uppnås från en kombination av en deformation på grund av de genererade vib- rationerna och en deformation på grund av den externa belast- ningen.

3. Förfarande enligt krav 2, varvid en geometrisk effekt hos kombinationen utnyttjas för att uppnå den önskade eftergivlighe- ten och det önskade deformationsbeteendet.

4. Förfarande enligt något av kraven 2 och 3, varvid kombina- tionen utnyttjas för att uppnå töjningar eller spänningar i den strukturella komponenten (1) så att den strukturella komponen- ten (1) utvecklar det önskade deformationsbeteendet innefattan- de eller bestående av icke återgående deformationer.

5. Förfarande enligt något av de föregående kraven, varvid förfarandet innefattar det föregående steget: 10 15 20 25 30 35 18 - detektering och selektivt framkallande av strukturella egenmo- der hos den strukturella komponenten (1) för att möjliggöra upp- nående av nämnda specifika vibrationsrespons.

6. Förfarande enligt något av de föregående kraven, varvid förfarandet innefattar det föregående steget: - identifiering av strukturella dynamiska egenskaper hos den strukturella komponenten (1) med användande av nämnda åt- minstone en vibrationsaktuator (3) för generering av vibrationer, och nämnda åtminstone en vibrationssensor (4).

7. Förfarande enligt kraven 5 och 6, varvid de strukturella egenmoderna hos den strukturella komponenten (1) bestäms av de strukturella dynamiska egenskaperna.

8. Förfarande enligt något av kraven 6 och 7, varvid de struk- turella dynamiska egenskaperna identifieras vid ett fördefinierat tillfälle, eller baseras på ett maximalt tidsintervall från den före- gående identifieringen.

9. Förfarande enligt något av kraven 6 - 8, varvid förfarandet innefattar steget: - identifiering av de strukturella dynamiska egenskaperna hos den strukturella komponenten (1) för identifiering av anomalier som påverkar eftergivligheten och anomalier som påverkar de- formationsbeteendet i det fall att den strukturella komponenten (1) utsätts för den externa belastningen.

10. Anordning utformad för initiering och vidmakthållande av vibrationer i en strukturell komponent (1) som har en eftergivlig- het och ett deformationsbeteende, varvid anordningen innefattar åtminstone en vibrationsaktuator (3), konfigurerad för att appli- ceras på den strukturella komponenten (1) för generering av vib- rationer i den strukturella komponenten (1 ), åtminstone en stötdetektor (5), konfigurerad för detektering av en efterföljande specifik extern belastning, och 10 15 20 25 30 35 19 en styrenhet (6), som kommunicerar med nämnda åtminstone en vibrationsaktuator och stötdetektorn och som är konfigurerad för styrning av vibrationsaktuatorn till att generera nämnda vibratio- ner i den strukturella komponenten (1), kännetecknad av att anordningen innefattar åtminstone en vibrationssensor (4) som kommunicerar med styrenheten och är konfigurerad att ap- pliceras på den strukturella komponenten (1) för att känna av en vibrationsrespons i den strukturella komponenten (1) och av att styrenheten (6) är konfigurerad för styrning av nämnda åt- minstone en vibrationsaktuator (3) som respons på vibrations- sensorn (4) på så sätt att en specifik vibrationsrespons uppnås för den strukturella komponenten (1) så att, när en stöt detekte- ras av stötdetektorn (5), anpassas eftergivligheten och deforma- tionsbeteendet hos den strukturella komponenten (1) till en öns- kad eftergivlighet och ett önskat deformationsbeteende beroen- de på en specifik extern belastning för vilken den strukturella komponenten (1) utsätts som en konsekvens av nämnda stöt.

11. Anordning enligt krav 10, varvid nämnda åtminstone en vibrationsaktuator (3) innefattar åtminstone ett av ett piezo- elektriskt element och ett elektromagnetiskt element.

12. Anordning enligt något av kraven 10 och 11, varvid nämn- da åtminstone en vibrationsaktuator (3) är applicerad på den strukturella komponenten (1) vid en första position (21) och vid en andra position (22), och varvid nämnda åtminstone en aktua- tor är konfigurerad att generera vibrationer vid den första posi- tionen (21) och reverserade vibrationer vid den andra positionen (22).

13. Anordning enligt något av kraven 10 - 12, varvid stötde- tektorn (5) innefattar en absolutrörelse- eller relativrörelsede- tektor, såsom en acceleometer, en radarsensor, en sonarsensor, en kamera eller positioneringssystemdata. 10 15 20

14. Anordning enligt något av kraven 10 - 13, varvid den strukturella komponenten (1) innefattas av ett fordon (2), och varvid anordningen innefattar ett fordonsdiagnossystem konfigu- rerat att identifiera anomalier som påverkar eftergivligheten och anomalier som påverkar deformationsbeteendet i det fall att den strukturella komponenten (1) utsätts för den externa belastning- en, och att rapportera ett säkerhetstillstånd relaterat till fordonets (2) struk- turella komponent (1) baserat på de identifierade anomalierna.

15. System innefattande en strukturell komponent (1) och en anordning enligt något av kraven 10 - 14 och konfigurerat att initiera och vidmakthålla vibrationer i den strukturella kompo- nenten (1).