Die effektive Berücksichtigung des Sitz-Schwingungskomforts bereits in der digitalen Phase der Fahrzeugentwicklung erfordert den Einsatz eines mit dem Menschen belegten Sitzmodells in der NVH-Simulation. Für eine Erfolg versprechende Simulation von komfortrelevanten Sitzschwingungen ist ein dynamisches Finite-Elemente-Modell des Menschen erforderlich. Ein solches Modell, das den für diese Applikation zu stellenden Anforderungen genügt, ist das Finite-Elemente-Mensch-Modell CASIMIR. Sein Einsatz für die NVH-Simulationen von Pkw-Sitzen bei DaimlerChrysler wird im Beitrag beschrieben. Ausgangspunkt der Arbeiten ist stets eine FE-Modellabbildung der Sitzstruktur. Schließlich erfolgt Modellierung der Schaumstoff-Formpolster anhand der CAD-Geometrie der werkzeugfallenden Teile. Für die Formpolster ist mit Volumenelementen zu arbeiten. Materialeigenschaften und Materialgesetze der Formpolster werden berücksichtigt. Die Ermittlung der statischen Materialeigenschaften unter der im realen Belastungsfall dominierenden Druckbelastung erfolgte in Anlehnung an die einschlägige Prüfnorm. Nach der Erstellung des Volumenmodells der Formpolster sowie der Definition entsprechender Materialgesetze erfolgt nun die Ankopplung an das Strukturmodell. CASIMIR ist ein dynamisches, anatomisches Finite-Elemente-Modell des sitzenden Menschen. Es liegt gegenwärtig für die FE-Solver ABAQUS und NASTRAN vor. Das gekoppelte Schwingungssystem Mensch-Sitz-Fahrzeug muss bereits in der digitalen Entwicklungsphase analysiert und optimiert werden, wobei unter Optimierung hier das sorgfältige Abstimmen der beteiligten Systeme Fahrzeug und Sitz unter Berücksichtigung des Menschen zu verstehen ist. Die im Rahmen der digitalen Entwicklung zu beantwortenden Fragestellungen können zu einem gewissen Teil bereits mit der Analyse eines Modells des belegten Sitzes ohne Beteiligung des Gesamtfahrzeugs, also von diesem entkoppelt, bearbeitet werden. Ab einem bestimmten Zeitpunkt ist jedoch auch die Interaktion des vom Menschen belegten Sitzes, der dann eine Teilmasse in der Größenordnung von 100 kg darstellt, mit dem Schwingungsverhalten des Gesamtfahrzeugs zu untersuchen.
For an effective consideration of dynamic seating comfort in the digital phase of vehicle development, a dynamic NVH-model of the man-occupied passenger seat is needed. Such a model consists of a finite-element model of the seat structure, expanded by models of the foam cushions and attached components, as well as of the dynamic FE-man-model CASIMIR. An early-stage simulation of seat-transfer-functions and vibration levels is made possible, which is a prerequisite of digital testing and optimisation of car seats.
Numerische Simulation von Sitz-Schwingungen in Oberklasse-Pkw: Einsatz des Finite-Elemente-Mensch-Modells CASIMIR
Numerical simulation of seat vibrations in luxury-class automobiles: Application of the Finite-Elemente-Man-Model CASIMIR
2005
23 Seiten, 13 Bilder, 2 Tabellen, 10 Quellen
Aufsatz (Konferenz)
Deutsch
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