Der rein experimentelle Betriebsfestigkeitsnachweis von Rädern und Radnaben ist heute nicht mehr wirtschaftlich realisierbar. Numerische Simulationsmethoden zur Bewertung und Beurteilung der Betriebsfestigkeit gewinnen zunehmend an Bedeutung und sind bei MAN bereits fester Bestandteil im Entwicklungsprozess. Sicherheitsrelevante Bauteile wie Räder und Radnaben können abschließend (d.h. für den Serieneinsatz) nur freigegeben werden, wenn strenge Kriterien nachgewiesen werden. Entscheidenden Einfluss auf ihre Betriebsfestigkeit besitzen - neben den Einsatzbedingungen, d.h. Höhe und Häufigkeiten der auftretenden Belastungen - auch die Wechselwirkungen mit benachbarten Bauteilen. Die Besonderheit von Rädern und Naben liegt darin, dass hier die wechselnden Beanspruchungen von drehenden Bauteilen mit umlaufenden Lasten bewertet werden müssen. Dies bedingt einerseits für den realen Versuch aufwändige Rollenprüfstände (z.B. ZWARP beim LBF), anderseits Softwareergänzungen zu den klassischen FE-Paketen (bei MAN Nutzfahrzeuge ANSYS), so dass die umlaufenden Radlasten realitätsnah simuliert werden können. Um die Prüfstandsversuche auf das notwendige Minimum zu reduzieren, wird bei MAN die Software LBF/HubStrength im Entwicklungsprozess eingesetzt. Dieser Vortrag zeigt Möglichkeiten auf, wie sowohl die realitätsnahe Beschreibung der Kraftübertragung von der Straße in die Radbereiche als auch deren Einflüsse auf die Betriebsfestigkeit von Radteilen vollständig virtuell durch den Einsatz von numerischen Verfahren ermittelt werden können.
In the global competition environment of commercial vehicle manufacturers more vehicles have to be developed at shorter intervals with simultaneous reduction of costs. The vehicle development process and particularly the validation process for vehicle components relevant to fatigue strength are changing significantly amid these conditions. Purely experimental fatigue strength validation is no longer economic. Numerical simulation methods for assessing and evaluating fatigue strength now play an important role and are already an essential part of the development process at MAN. Safety-relevant components like wheels and hubs can finally be released only if compliance with strict criteria can be verified. A decisive influence on their fatigue strength is exerted, in addition to service conditions (i.e. amplitude and frequency of the acting loads) by their interaction with the adjacent components. The special feature of wheels and hubs is that the changing stresses of rotating components have to be evaluated with revolving loads. This involves on the one hand for real tests the complex rolling test facilities (e.g. ZWARP in LBF) and on the other software extensions to the classic FE codes (here ANSYS), so that the revolving wheel loads can be simulated realistically. The software LBF/HubStrength was introduced into the development process at MAN in order to reduce test verifications on real test-beds to a minimum. This paper presents the possibilities both for obtaining a realistic description of the force transmission from the road to the wheel and for determining its influence on the fatigue strength of wheel components entirely by virtual means through use of numerical methods.
Numerische Betriebsfestigkeitsbewertung von Rädern und Radnaben
Numerical fatigue evaluation of wheels and hubs
2008
12 Seiten, 9 Bilder, 2 Tabellen, 4 Quellen
Aufsatz (Konferenz)
Deutsch
Europäisches Patentamt | 2021
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