Optimierung von Subsystemen der Fahrzeugstruktur fur den Front-Crash

摘要

Strukturauslegung fur den Fahrzeug-Crash ist schwierig aufgrund von nicht-linearem mechanischen Verhalten, vielen Freiheitsgraden, Informationsmangel und Randbedingungen, die sich standig im Laufe des Entwicklungsprozesses andern. Entwicklungsarbeit wird durch einen hohen Grad an Verteilung und Vernetzung erschwert: sie erfolgt in vielen unterschiedlichen Abteilungen, und es gibt neben Crash noch weitere Disziplinen, deren Anforderungen an die Fahrzeugstruktur erfullt werden mussen. Im hier vorgestellten Verfahren wird die Fahrzeugstruktur modularisiert, d.h. in einzelne Komponenten zerteilt. Durch spezielle neuartige stochastische Verfahren werden von der geforderten Crashperformance des Gesamtfahrzeugs Auslegungsziele in Form von Zielkorridoren fur einzelne Strukturkomponenten abgeleitet. Erreichen alle Komponenten ihr Auslegungsziel, ist sichergestellt, dass das Gesamtsystem im nichtlinearen Zusammenspiel aller Komponenten das ubergeordnete Ziel erreicht. Strukturkomponenten konnen so effizient und unabhangig vom Gesamtsystem optimiert werden. Ziel ist es dabei, mit minimalem Gewicht und geringen Kosten die Mitte des Toleranzbereiches zu erreichen und damit moglichst grosse Systemrobustheit sicherzustellen. Zusatzlich konnen Auslegungsziele aus anderen Disziplinen, wie Steifigkeit oder Betriebsfestigkeit, durch multi-disziplinare Optimierung berucksichtigt werden. Crash-Auslegungsziele fur Strukturkomponenten konnen durch Variation von Form, Topologie und Wandstarken erreicht werden. Dafur genugt es, eine Komponente alleine, d.h. aus dem Gesamtfahrzeug herausgelost, zu betrachten. Mit geeigneten parametrischen Geometriemodellen und automatischer Erstellung eines Finite-Elemente-Netzes konnen so Losungen uber numerischer Optimierung berechnet werden. Beispielhaft wird der Motortrager eines Fahrzeuges fur den USNCAP-Front-Crash optimiert.