Um eine hohe Zuverlässigkeit für Nutzfahrzeuge zu gewährleisten, wird in der Entwicklungs- und Auslegungsphase ein Betriebsfestigkeitsnachweis geführt. Damit die im Nachweis prognostizierte Lebensdauer der Realität entspricht, müssen die betrachteten Beanspruchungen die tatsächlichen Betriebsbeanspruchungen realitätsnah nachbilden. Aufgrund der hohen Varianten- und Nutzungsvielfalt von Nutzfahrzeugen ist das aber nur approximativ möglich. In dieser Arbeit wird ein Prozess vorgestellt, mit dem die Betriebsbeanspruchung an kritischen Stellen während der Fahrt online simuliert und mit Lastdatenanalyse- Verfahren ausgewertet wird. Dieses Online Monitoring der Betriebsbeanspruchung basiert auf einem Mehrkörpermodell des überwachten Systems, das auf Basis von einfach zu messenden Größen die Betriebsbeanspruchung an kritischen Stellen im Fahrzeug simuliert und daraus die verbleibende Lebensdauer zu berechnet. Die gesamte Simulation wird auf einer Embedded Plattform durchgeführt, einem in die Fahrzeug-Elektronik-Architektur eingebetteten Mikrocomputer. Wesentliches Element des vorgestellten Online Monitoring Prozesses ist die Echtzeitsimulation eines Mehrkörpersystems. Die Forderung nach Echtzeitsimulationen auf kompakten Plattformen beinhaltet Einschränkungen hinsichtlich Modellkomplexität und Wahl des Integrationsverfahrens. Es werden daher zunächst Untersuchungen zur Echtzeitsimulation von Mehrkörpersystemen auf Embedded Computern vorgestellt. Der Online Monitoring Prozess besteht zudem noch aus der Signalverarbeitung der Eingangsmesswerte und der Lastdatenanalyse der Beanspruchungen. Der komplette Prozess wird anhand eines physikalischen Modell-Anhängers (Maßstab 1:10) durchgeführt und validiert. Dabei werden Spannungen in der flexiblen oberen Platte des Anhängers auf Basis von gemessenen Beschleunigungen auf der unteren Platte in Echtzeit während der Fahrt simuliert. Kern der Simulation ist ein flexibles MKS-Modell des Anhängers. Aus den Spannungen wird die verbleibende Lebensdauer der flexiblen Platte berechnet.
Reliability of commercial vehicles plays an important role in achieving customer satisfaction and successful commercialization. Therefore, during vehicle develop ment, lots of effort is spent for simulation and testing to calculate and optimize the fatigue life of vehicle components. To achieve realistic durability, prognoses are required, which represent the stresses occuring during operation. However, the effective stress, which an individual component experiences during operation, can differ significantly from the input data that are taken for the strength verification process. Especially in the area of commercial vehicles, where the load scenarios vary heavily, a good prediction of operational stresses and an appropriate dimensioning of critical vehicle components is hard to realize. Thus, critical components are often dimensioned too conservative concerning matters of durability. In this thesis an online monitoring process is presented, which reacts immediately to operational demands and calculates stresses at critical components in real-time. In addition to a higher safety a further benefit of this approach are lower operating costs, e.g., because service could be reduced and expensive unforeseen breakdowns may be avoided. Another advantage of this online monitoring approach is the possibility to store the simulated stresses and to use them for further investigations without the need of expensive measurement campaigns. In modern vehicles a wide range of operation condition data is collected. In general, these data are not immediately useful for evaluating the stresses of critical system components. The presented online monitoring approach uses those data as input for a real-time stress simulation at specific system points, for which the corresponding data are hard to measure. A multibody system model of the considered dynamic system is the center of the real-time simulation.
Mehrkörpermodell-basiertes Online Monitoring der Betriebsbeanspruchung am Beispiel eines Nutzfahrzeug-Demonstrators
Ingenieurwissenschaften ; 1-136
2011
136 Seiten, Bilder, Tabellen, 116 Quellen
Theses
German
Betriebsbeanspruchung , Betriebsfestigkeit , Online-Monitoring , Echtzeitsimulation , Nutzfahrzeug , kritischer Punkt , Lebensdauer , Mehrkörpermodell , Sicherungssystem , Überwachungssystem , Microcomputer , Mehrkörpersystem , Signalverarbeitung , Ermüdungslebensdauer , Fahrzeugbauteil , Systemkomponente , dynamisches System
Simulationsgestuetztes Monitoring der Betriebsbeanspruchung
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