Die Entwicklung und Validierung von Modellen zur Simulation des Crash-Verhaltens von Fahrzeug Crashstrukturen ist dabei eine wichtige Aufgabe. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit einer Crashsimulation von Fahrzeugen mit Hilfe der Finiten Elemente Methode, in dem die effektivsten Absorberelemente der Fahrzeugfrontalstruktur bestimmt werden. Mit Hilfe einer Optimierungstechnik wird eine Gewichtsreduzierung ausgewählter Crashelemente im Vorderwagen bei gleichzeitiger Verbesserung der Fahrzeugsicherheit erreicht. Die Gefährdung der Insassen während der Kollission wird durch zwei wesentliche Kriterien beschrieben: das Kopfverletzungskriterium HIC, mit dem die auf den Kopf einwirkende Beschleunigung, und der Brust Gefährdungsindex CSI, mit dem die auf den Brustraum einwirkende Beschleunigung erfasst wird. Die neun Crashelemente der Vorderwagenstruktur, die den größten Einfluss auf die Fahrzeugsenergieabsorption haben, werden ermittelt. Die Optimierungstechnik wurde zur Verringerung des Gewichts der ausgewählten Elemente genutzt bei gleichzeitiger Verbesserung des Kopfverletzungkriteriums (HIC) und des Brust-Gefährdungsindexes (CSI) und Reduzierung der maximalen Verformung. Die Wirkung der beiden effektivsten Fahrzeug-Frontal-Crashelemente, Crashbox und Stoßstangenquerträger, werden durch experimentelle und numerische Studien bei axialen sowie schrägen Belastungen und unter Biegung untersucht. Die Mehrgrößen-Optimierungstechnik, (MDO) wird zur Maximierung der Energieabsorption bei gleichzeitiger Gewichtsreduktion eingesetzt. Das Crashverhalten von Materialen mit geringer Dichte, wie Aluminiumwaben und Schäume, werden untersucht. Das Konzept, die Crashbox und den Stoßstangenquerträger mit diesen Materialien auszufüllen, wird numerisch und experimentell untersucht. Das gleiche MDO Verfahren, das auch für leere Aluminium Crashboxen angewendet wurde, wird verwendet, um die Energieabsorbierung der gefüllten Strukturen bei einer gleichzeitigen Gewichtsreduktion zu maximieren. Weiterhin wurde experimentelle und numerische Untersuchungen durchgeführt, um das Crashverhalten von Crashboxen, die aus thermoplastischen Verbundstoffen aufgebaut sind, zu erforschen. Die Mechanismen der Energieabsorption von Verbundwerkstoffen und Aluminiumlegierungen werden verglichen. Hier wird die Energieaufnahme der mit Schaum gefüllten Crashboxen aus Verbundwerkstoffen charakterisiert. Ebenfalls wird mit Hilfe des MDO-Verfahrens die Energieaufnahme der Verbundwerkstoff Crashboxen maximiert bei gleichzeitiger Reduzierung des Gewichts. Abschließend werden die optimierten Verbundwerkstoff- und Aluminium-Crashboxen verglichen.


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    Titel :

    Experimental and numerical investigation of crash structures using aluminum alloys


    Beteiligte:

    Erscheinungsdatum :

    2008


    Format / Umfang :

    119 Seiten, Bilder, Tabellen, 131 Quellen



    Medientyp :

    Hochschulschrift


    Format :

    Print


    Sprache :

    Englisch