Ziel dieser Arbeit ist, ein physikalisch motiviertes Reifenmodell für den Einsatz in der Gesamtfahrzeugsimulation zur Prognose von Fahrzeug-Innengeräuschen zu entwickeln. Der Fokus liegt auf den körperschallinduzierten Geräuschen in einem Frequenzbereich bis 200 Hz. Die Modellparameter werden an im Trommelprüfstand gemessenen Kraftspektren angepasst. Das Modell wird so aufbereitet, das es sowohl für die Simulation des Prüfstandsversuchs als auch in der Gesamtfahrzeugsimulation eingesetzt werden kann. Die Kopplung an das Gesamtfahrzeug erfolgt direkt, um die Rückkopplung auf den Reifen zu berücksichtigen. Grundlage bildet ein modales Reifenmodell, das für die Prognose von Außengeräuschen validiert wurde. Das detaillierte Finite Element Modell besteht aus ca. 200.000 Freiheitsgraden und berücksichtigt 16 verschiedene Materialgruppen. In einem ersten Schritt wird in einer nichtlinearen Berechnung der Reifen mit Luftdruck und Rotation belastet und anschließend auf eine Fahrbahn gedrückt. In diesem vorverformten Zustand wird die Eigenwertanalyse des rollenden Reifens berechnet. Dabei werden die gyroskopischen Effekte berücksichtigt. Aufgrund des Einsatzes in der Gesamtfahrzeugsimulation sind ferner Substrukturkopplungsmethoden anzuwenden, die die Ergänzung der modalen Basis um Residualvektoren erfordert. Aus den Erkenntnissen einer Konvergenzstudie wird eine reduzierte Basis aus Eigenvektoren Lind Residualvektoren konstruiert. Mit dieser Herangehensweise wird ein physikalisch motiviertes und numerisch effizientes Reifenmodell erstellt. Die Idee dieser Arbeit ist, dass der oben beschriebene Vorgang einmalig durchgeführt wird. Damit steht ein modales Referenzmodell für weitere Reifen gleicher Bauart zur Verfügung. Die Eigenfrequenzen und Dämpfungseigenschaften eines individuellen Reifens werden an Ergebnnisse aus standardisierten Versuchen angepasst. Des Weiteren wird die Interaktion zwischen Profil und Fahrbahn individuell beschrieben. Dafür wird eine parametrisierte Anregungsfunktion entwickelt, deren Parameter ebenfalls an Versuchsergebnisse angepasst werden. Für die Anpassung der gesamten Modellparameter wird eine spezielle Anpassungsstrategie entwickelt, um einen physikalisch konsistenten Parametersatz zu gewährleisten.

    Aim of this work is the development of a modal tire model for the prediction of interior noise within a full vehicle simulation. This thesis focuses on the structure-bom noise up to a frequency of 200 Hz. Model parameters will be fitted to force spectra measured on special test rigs. The tire model is developed for the simulation of test rig experiment and for the use in a full vehicle simulation, where modal coupling is performed directly to the vehicle axis. Basis of this model is a modal tire model which has been validated for the prediction of exterior noise. The detailed finite element tire model consists of about 200.000 degrees of freedom, taking into account 16 different material groups within the cross section. In the first step a stationary non-linear rolling analysis is performed by inflating and rotating the tire. Next the tire is pressed against the surface. In this pre-stressed state an eigenvalue analyiss is conducted for the rolling tire, incorporating gyroscopic effects. Due to the coupling to the vehicle axis, special substructuring methods are adopted. The method is called modal truncation augmentation method, which requires the computation of residual vectors. From the results obtained from convergence studies, a basis is constructed from eigenvectors and residual vectors. This approach leads to a physically reliable and numerical efficient tire model. The idea of this work is to perform the above procedure only once. In this way a modal reference model can be created for tires of similar structure. Eigenvalues and damping characteristics of an individual tire are fitted to results obtained from standardized experiments. Besides the adjustment of eigenfrequencies and modal damping parameters, special effort has been spent on the excitation function which defines the response amplitudes. The interaction of tread and road surface is described by a parametrized function whose parameters are also fitted to experimental results. A special optimization strategy has been developed to fit all model parameters.


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    Title :

    Ein physikalisch motiviertes Reifen-Fahrbahnmodell für die Gesamtfahrzeugsimulation


    Contributors:


    Publication date :

    2012


    Size :

    120 Seiten, Bilder, Tabellen, 112 Quellen



    Type of media :

    Theses


    Type of material :

    Print


    Language :

    German