Ganzheitliche Analyse von Fahrzeugprototypen mit Hilfe von virtuellen Fahrzeugmodellen und virtuellen Prufgelanden

摘要

Im Projekt Virtuelle Fahrzeugentwicklung werden bereits in einem sehr fruhen Entwicklungsstadium neben den klassischen Simulationen wie Crash- und Komfortberechnung auch Betriebsfestigkeitsanalysen durchgefuhrt. Um dieses Ziel zu erreichen, werden mit virtuellen Prototypen digitalisierte Teststrecken befahren. Hierzu ist es notwendig, dass die Fahrzeugmodelle sowohl die statischen als auch die dynamischen Eigenschaften des betreffenden Fahrzeugs hinreichend genau wiedergeben. In einem solch fruhen Entwicklungsprozess sind Validierungen mit Aggregatetragern zwingend notwendig. Spater konnen hierzu Prototypen verwendet werden. Der Vortrag stellt die Ergebnisse eines aktuellen Projektes vor, bei dem die Methode der numerischen Schnittkraftsimulation die Eingangsgrossen fur Betriebsfestigkeitsberechnungen der Karosserie mit verschiedenen Programmsystemen liefert. Zur Schnittkraftsimulation wird ein etwa 16 km langer digitalisierter Prufkurs mit zahlreichen Schlechtweganteilen mit einem in ADAMS aufgebauten Mehrkorperfahrzeugmodell abgefahren. Die Topologie der vom Fahrzeugmodell zu verfolgenden Bahnkurve sowie die Fahrgeschwindigkeit werden dem Fahrermodell als Sollgrossen vorgegeben. Durch geeignete Variation dieser Eingangsgrossen lasst sich die real auftretende Fahrerstreuung beim Bremsen oder Kurvenfahren simulieren. Zur zutreffenderen Abbildung der dynamischen Eigenschaften des Fahrzeugmodells wird die Karosserie auch als flexibler Korper abgebildet. Die Validierung des Modells findet anhand betriebsfestigkeitsrelevanter Auswertungen im Zeit- und Frequenzbereich an Aggregatetragern und Prototypen statt. Die Berechnung der fur die Betriebsfestigkeitsberechnung notwendigen Spannungen erfolgt sowohl mit der Inertia Relief Methode als auch mit modalen Formfunktionen, die fur die Modellierung der flexiblen Korper verwendet werden. Die Lebensdauerberechnung wird sowohl fur Grundwerkstoffe, als auch fur Schweisspunkte durchgefuhrt. Der Vergleich der simulierten Schadigungsverteilungen mit dem Karosserieversuch zeigt die Starken und Schwachen der numerischen Betriebsfestigkeitsanalyse.