Simulation des Klöppelanschlags – Einfluss der Klöppelgestaltung auf die Beanspruchung und den Klang der Glocke
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Abstract:
Für einen als angenehm und lebendig empfundenen Klang einer Glocke ist eine ausgewogene Anregung der verschiedenen Teiltöne erforderlich, was durch eine ausgeprägte Anregung der niederfrequenten Teiltöne und eine in Maßen abgeschwächte Anregung der höheren Töne erreicht wird. Hierfür ist unter anderem die Dauer des Klöppelanschlags entscheidend.In diesem Beitrag wird über die Untersuchungen zu den Einflussgrößen auf den Glockenklang berichtet. Neben der Einstufung von Untersuchungsergebnissen an läutenden Glocken mit je zwei verschiedenen Klöppeln wurde eine systematische Untersuchung der Einflussparameter anhand von Finite Element-Modellen mit dem Programm LS-Dyna vorgenommen. Ein Gesamtmodell von Klöppel und Glocke, wurde anhand von Messergebnissen örtlicher Verformungen verifiziert. Das Belastungs- und Verformungsgeschehen sowie der Frequenzgehalt von bis zu 100msec inklusive Anschlag wurden simuliert und im Hinblick auf Kontaktdauer, Anschlagintensität sowie der Teiltonzusammensetzung ausgewertet. Die wesentlichen Parameter wurden realitätsnah variiert, um deren Einfluss geeignet zu bewerten.Auf Basis dieser Analysen wurden die Klöppelparameter identifiziert, die den Klöppelanschlag verlängern und verkürzen. Der Zusammenhang zwischen Anschlagdauer und Teiltonanregung konnte nachgewiesen werden. Da der Glockenklang ein zutiefst subjektives Klangempfinden auslöst, wurde das Potenzial von Psychoakustischen Kennwerte zur Beschreibung der wesentlichen Zusammenhänge betrachtet. Insbesondere konnten die in der Praxis beobachtete vorteilhafte Klanggestaltung durch einen Klöppel mit gedrungenen Vorschwung bestätigt werden.