Die Motor- und Getriebelager sowie die Pendelstütze dienen zur elastischen Lagerung des Aggregats im Fahrzeug. Die Aggregatlagerung soll die Betriebslasten der Fahrbahnanregung möglichst steif abstützen und andererseits die hochfrequenten Motoranregungen weich entkoppeln, um den Fahrkomfort zu verbessern. Die beiden Voraussetzungen werden unter Verwendung hydraulisch gedämpfter Aggregatlager erfüllt. Zur Simulation des frequenzabhängigen Lagerverhaltens bei kleinen Anregungsamplituden existieren bereits verschiedene Modelle. Für die numerische Simulation von Betriebsbelastungen mit großen Amplituden existieren jedoch bisher keine ausreichend genauen und rechentechnisch effizienten Modelle. Der Hauptgrund dafür ist der äußerst komplexe innere Aufbau der Aggregatlager (Anschläge, Kopplung zwischen den Vertikal- und Horizontalrichtungen, etc.) sowie ihr ausgeprägt nichtlineares Systemverhalten, welches für das Thema der Betriebsfestigkeitssimulation von zentraler Bedeutung ist. Die Dissertation beschäftigt sich mit der Entwicklung, Identifikation und Validierung eines neuen nichtlinearen Aggregatlagermodells zur Simulation von dynamischen Betriebsbelastungen unter großen Anregungsamplituden. Hierzu werden die dynamischen Eigenschaften von hydraulisch gedämpften Aggregatlagern mittels eines Systems von nichtlinearen rheologischen Ersatzmodellen abgebildet. Zur physikalisch fundierten Modellbildung werden umfangreiche experimentelle Untersuchungen mit ein- und zweidimensionalen statischen und dynamischen Belastungen mit großen Amplituden durchgeführt. Die im Modell enthaltenen Parameter werden auf Grundlage ausgewählter Messungen durch mathematische Optimierungsverfahren identifiziert. Anschließend wird das Modell in ein kommerzielles Mehrkörpersimulationsprogramm im plementiert und auf Grundlage von Belastungsmessungen an einem realen Motorlager im Fahrbetrieb auf einer Schlechtwegstrecke verifiziert. Das entwickelte Modell ist in der Lage, das dynamische Lagerverhalten in den gewünschten Bereichen qualitativ und quantitativ zu beschreiben. Die Ermittlung der dynamischen Bauteilbelastungen mittels numerischer Simulation in einer frühen Entwicklungsphase hat zahlreiche Vorteile, wie z. B. die Möglichkeit Ermittlung von Betriebsbeanspruchungen, wenn noch keine Hardware vorhanden ist. Die zu entwickelnden Bauteile können bereits ohne vorhandene Prototypen hinsichtlich ihrer Betriebsfestigkeit optimiert werden. Im späteren Entwicklungsprozess können durch die Simulation der Betriebslasten Messungen an realen Bauteilen eingespart werden.

    The engine mounts as well as the torque reaction bracket provide elastic mounting of the engine and transmission in a vehicle. Firstly, the engine mounts should firmly support operating loads of the road surface excitation and secondly, they should gently decouple the high frequency engine excitation in order to improve driving comfort. Both conditions are fulfilled via the usage of hydraulically dampened engine mounts. Various models already exist to simulate the frequency-dependent mount behaviour at small excitation amplitudes. However, up until now, there has been no model for numerical simulation with large amplitudes, which is sufficiently precise yet runs efficiently on a computer. The main reason for this is the extremely complex internal construction of the engine mounts (the limit stops and coupling between vertical and horizontal directions, etc.) as well as its distinctive non-linear system behaviour, which holds a central significance for the topic of fatigue strength. The dissertation focuses on the development, identification and validation of a new non-linear engine mount model for the simulation of dynamic operating loads under large excitation amplitudes. Hereby, the dynamic characteristics of a hydraulically dampened engine mount are represented by means of a system of non-linear rheological substitute models. To create a model based on physical data, extensive experimental investigations with one and two-dimensional static and dynamic loads with large amplitudes are carried out. The parameters contained in the model are identified through mathematical optimisation procedures on the basis of selected measurements. Subsequently, the model has been implemented into a commercial multiple-body simulation program and verified on the basis of loading measurement in a real engine mounting while driving on rough roads. The developed model is able to qualitatively and quantitatively describe the dynamic behaviour of mountings within the desired ranges. The determination of dynamic component loading by means of numerical simulation in an early development phase has numerous advantages, for example, the opportunity to determine the operating stresses even before the component is available. The components to be developed can already be optimised in regard to fatigue strength without existing prototypes. Later in the development process, measurements for real components can be saved via the simulation of operating loads.


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    Titel :

    Belastungsermittlung an Aggregatelagern mittels numerischer Simulation


    Beteiligte:

    Erschienen in:

    Erscheinungsdatum :

    2013


    Format / Umfang :

    142 Seiten, Bilder, Tabellen, Quellen




    Medientyp :

    Hochschulschrift


    Format :

    Print


    Sprache :

    Deutsch





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