Es wurde ein die Produktkonfiguration von Radbremsen erweiternder Modellierungsansatz vorgestellt. Dieser ermöglicht die Durchführung virtueller Prüfstandsversuche im frühen Auslegungsstadium. Basierend auf den bekannten Modellvorstellungen aus dem Stand der Technik, wurden physikalische Modelle abgeleitet. Unterschiedliche Wirkprinzipien und Mechanismen wurden in experimentellen Komponentenversuchen analysiert. Die zur Modellierung benötigten Modellmodule wurden abgeleitet. Diese bilden den virtuellen Komponentenversuch ab. Die entwickelten Modellmodule wurden zu einem Gesamtmodell der Radbremse verschaltet. Die Grundlage des verwendeten Modellierungsansatzes ist eine Diskretisierung der Bauteile der Radbremse in räumliche und gekoppelte Starrkörper. Gegenüber dem herkömmlichen Ansatz der FEM besitzt der entwickelte Ansatz eine flexible Parametrierungsmöglichkeit, da keine Kopplung an das CAD-System besteht. Zudem ist die Rechenzeit deutlich geringer als mit FEM-Modellen der Radbremse. Die Komplexität des Modellierungsansatzes führt dagegen zu einer erschwerten Fehlerkontrollierbarkeit, so dass die datenbankunterstützte Verwaltung der Modellparameter empfohlen wird. Die Prüfung des Gesamtmodells wurde in Form des Vergleiches zwischen Messergebnissen einer Versuchsserie und den Simulationsergebnissen dargestellt. Beim Vergleich unter idealisierten Annahmen (kein Temperaturmodell, konstante Scheibendrehzahl, reiner Zuspannprozess) konnte in allen zum Vergleich herangezogenen Bereichen ein qualitativ ähnliches Verhalten zwischen Versuch und Simulation gezeigt werden. Bemerkenswert daran ist, dass alle zum Aufbau des Simulationsmodells benötigten Parameter zuvor in Komponentenversuchen ermittelt wurden. Nur für wenige Parameter bei den Modellmodulen, nicht aber im Gesamtmodell, mussten Annahmen getroffen werden. Diese Parameter wurden physikalisch begründbar festgelegt, da sie nicht direkt messbar waren (z.B. der Reibwert zwischen dem Halter und der Anschraubung zum Achsschenkel). Zur Verbesserung des Gesamtmodellverhaltens wurden nach der Fertigstellung der Modellmodule keine Parameteranpassungen (Parameterfitting) vorgenommen. Dadurch erfüllt das Gesamtmodell hinsichtlich der Simulation virtueller Systemversuche die Anforderungen an die White-Box-Modellbildung. Bei dieser werden die physikalischen Effekte nach bestem Wissen modelliert. Eine Ausnahme bildet die Beschreibung des Bremsbelages, der als Polynom der gemessenen Steifigkeit hinterlegt wird. Quantitativ entstehen bei den Vergleichen die dargestellten Abweichungen. Bei der Volumenaufnahme, dem Bremsmoment (für den Zuspannprozess) und den Abstützkräften liegen diese unterhalb von 8 % (für die zum Vergleich verwendeten Werte). Bei den Belagbewegungen liegen die Abweichungen unterhalb von 60 %. Die größten Abweichungen entstehen beim Schrägverschleiß, mögliche Ursachen dafür wurden aufgezeigt. Durch eine Anpassung der Parameter (z.B. Reibwerte, Steifigkeiten) lassen sich viele Abweichungen deutlich reduzieren. Aufgrund der Zielsetzung der White-Box-Modellbildung, wurde dies aber nicht durchgeführt.
Modellierung der Radbremse für virtuelle Prüfstandsversuche im frühen Auslegungsstadium
2012
184 Seiten, 137 Bilder, 20 Tabellen, 84 Quellen
Hochschulschrift
Deutsch
British Library Conference Proceedings | 2012
|Modellierung der Radbremse fuer virtuelle Pruefstandsversuche im fruehen Auslegungsstadium
Kraftfahrwesen | 2012
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