Ein Nockenwellentilger ist ein Gummi-Metallbauteil, das schwingend auf Torsion beansprucht wird. Ein bereits bestehender Nockenwellentilger mit durchgehender Elastomerspur sollte modifiziert werden. Die Einbausituation machte Montageöffnungen an bestimmten Positionen und einem Mindestdurchmesser erforderlich. Die Bauteileigenschaften hinsichtlich Lebensdauer und Steifigkeit sollten dabei nicht verändert werden. Die Kopplung des Optimierungsprogrammes TOSCA mit ABAQUS eröffnet die Möglichkeit, Nichtlinearitäten in der Topologie- und parameterfreien Formoptimierung zu berücksichtigen. Ausgangspunkt war ein Nockenwellentilger ohne Montageöffnungen, der hinsichtlich Steifigkeit und Lebensdauer als Referenz diente. In einem sehr kurzen Produktentwicklungsprozess konnte aus dem vorgegebenen Bauraum heraus unter Benutzung von Topologie- und Shapeoptimierung ein Design gefunden werden, das die gleiche Steifigkeit und eine verbesserte Lebensdauer gegenüber dem Referenzbauteil aufweist. Dazu wurde eine Form entwickelt, das die im Referenzbauteil auftretenden Spannungen und Dehnungen nicht überschreitet. Sowohl bei der Topologie- als auch bei der Shapeoptimierung konnten die auftretenden Nichtlinearitäten (Material- und geometrische Nichtlinearitäten) berücksichtigt werden. Das neue Bauteil mit Montageöffnungen wurde mittlerweile gefertigt und hat den Lebensdauertest bestanden. Nach der erfolgreichen Pilotanwendung bei der Nockenwellentilgerauslegung soll die Methode zukünftig häufiger, möglichst als Standard-Werkzeug, im Entwicklungsprozess benutzt werden.
Auslegung eines Nockenwellentilgers mit ABAQUS und TOSCA
2004
14 Seiten, 13 Bilder, 6 Quellen
Aufsatz (Konferenz)
Deutsch
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