Für die Zuverlässigkeitsabsicherung von Kraftfahrzeugkomponenten werden in der Fahrzeugzulieferindustrie vor der Freigabe umfangreiche Fahrzeugmessungen mit Prototypen durchgeführt, um die mechanische Belastung dieser Komponenten durch Fahrzeugschwingungen zu untersuchen und später ein Versagen im Betrieb auszuschließen. Aufgrund des hohen experimentellen Aufwandes sind Fahrzeugmessungen zeit- und kostenintensiv. Numerische Simulationen mit Gesamtfahrzeugmodellen bieten die Möglichkeit, den experimentellen Aufwand deutlich zu reduzieren. Außerdem können mit virtuellen Prototypen, die bereits vor realen Prototypen existieren, zu einem früheren Zeitpunkt Vorhersagen über die zu erwartenden Schwingbelastungen getroffen werden. Hierdurch kann eine höhere Entwicklungsqualität bei geringerer Entwicklungsdauer erwartet werden. Inhalt dieser Arbeit ist eine Machbarkeitsstudie, in der die Möglichkeiten und die Grenzen der numerischen Fahrzeugsimulation zur Zuverlässigkeitsabsicherung von Kraftfahrzeugkomponenten aufgezeigt werden. Dabei wird ein bestehendes Gesamtfahrzeugmodell verwendet, das bei einem Fahrzeughersteller entwicklungsbegleitend eingesetzt wird. Vergleichsmessungen an einem realen Fahrzeug liefern den experimentellen Hintergrund für eine Validierung. Neben der deterministischen Modellierung der Fahrbahn werden stochastische Ansätze zur Beschreibung der Fahrbahnrauhigkeit untersucht. Eine wichtige Rolle bei der Fahrzeugmodellierung spielen die eingesetzten Reifenmodelle. Verschiedene kommerzielle Modelle werden vorgestellt und zum besseren Verständnis der wichtigsten physikalischen Zusammenhänge wird ein eigenes Reifenmodell erstellt. Bei der Analyse der erforderlichen Modellkomplexität des Fahrzeugmodells zeigt sich, dass ein detailliertes Mehrkörpersystemmodell mit einer elastischen Karosserie an den betrachteten Referenzstellen gute Übereinstimmungen zu Messungen erzielt. Stochastische Unebenheiten spielen bei dieser Anwendung eine untergeordnete Rolle. Karosseriefeste Komponenten, die keinen direkten Einfluss auf den Komfort des Fahrers oder die Fahrdynamik des Fahrzeugs haben, sind in bestehenden Fahrzeugmodellen der Fahrzeughersteller häufig nicht oder nur unzureichend für die hier betrachteten Fragestellungen modelliert. Daher wird in dieser Arbeit insbesondere auf die Modellierung dieser Komponenten und ihrer Kopplung an die Karosserie eingegangen. Die Zentraleinheit des Elektronischen Stabilitätsprogramms, das ESP-Hydroaggregat, wird abschließend als Anwendungsbeispiel modelliert und analysiert. Mit den vorgestellten virtuellen Methoden und Modellen können gute Übereinstimmungen zu Messergebnissen erzielt werden. Diese Arbeit zeigt mit dem Einsatz virtueller Prototypen viel versprechende Möglichkeiten für den Systementwickler auf. Eine enge Zusammenarbeit zwischen Systemlieferant und Fahrzeughersteller ist die Voraussetzung für den erfolgreichen Einsatz mit beidseitigem Nutzen.

    In the automotive supplier industry extensive tests with prototypes are carried out to cover the reliability of vehicle components with respect to vibrations excited by the road before they are released to customers. Due to this high experimental effort, car measurements are both time and cost intensive. Numerical simulations using a fuH vehicle model do offer the possibility to clearly reduce this experimental effort. In addition, virtual prototypes that exist prior to real prototypes can determine the vibrational load at an earlier stage iIl~jthe development process. Thus, high development quality paired with short development time can be expected. Content of this work is a feasibility study which shows the possibilities and limitations of numerical vehicle simulations that are executed to investigate the reliability of vehicle components. For this study an already existing fuH vehicle model is utilized which is in use in the development process of an OEM. Measurements based on areal vehicle provide the experimental background for validation. In addition to deterministic modeling of the road surface, two stochastic approaches are examined to describe the roughness of the road. Tire models play an important part within vehicle modeling. Therefore, various commercial models are presented, and for a detailed understanding of the most important physical effects, an own tire model is created. By analyzing the required complexity of the vehicle model it can be shown that a detailed multi-body system model with an elastic car body achieves good correlations to measurements at the respective reference points. Stochastic unevenness plays a subordinate role in this application. In vehicle models of OEMs car body fixed components which have no direct influence on the comfort of the driver or the dynamics of the vehicle are frequently neglected or inadequately modeled for the application considered here. Therefore, in this work particular interest is laid on the modeling of these components and their coupling to the car body. The central unit of the electronic stability program, the ESP hydraulic modulator, is modeled and analyzed as an example. By applying the presented virtual methods and models good correlations can be achieved between numerical and experimental results. This work shows encouraging potential for the system developer who uses virtual prototypes. A dose co-operation between system supplier and OEM is a pre-requisite to achieve successful performance as a twofold benefit.


    Access

    Access via TIB

    Check availability in my library

    Order at Subito €


    Export, share and cite



    Title :

    Fahrzeugsimulation zur Zuverlässigkeitsabsicherung von karosseriefesten Kfz-Komponenten


    Contributors:


    Publication date :

    2008


    Size :

    123 Seiten, Bilder, Tabellen, Quellen




    Type of media :

    Theses


    Type of material :

    Print


    Language :

    German