Im Forschungsprojekt wurde eine Methode entwickelt, um Komponenten-Berechnungsmodelle aus Gesamtkarosseriemodellen abzuleiten und damit die Betriebsfestigkeit der Karosseriestruktur in guter Qualität virtuell bewerten zu können. Mit Hilfe dieser neuen Methode zur Erstellung und Berechnung von Komponentenmodellen ist es Zulieferern künftig möglich, einen von ihnen zu gestaltenden Bereich hinsichtlich Betriebsfestigkeit zu untersuchen und nahezu in der gleichen Güte zu berechnen wie mit einem Gesamtkarosseriemodell, das ihnen aber nicht zur Verfügung steht. Die Methode geht wie folgt vor: Zunächst definiert der OEM den zu optimierenden Bereich. Um unerwünschte Randeinflüsse bei der Berechnung auszuschließen, ist es erforderlich, dass das Komponentenmodell etwas größer gewählt wird, also insbesondere auch die Schweißflansche zu benachbarten Bauteilen noch abbildet. Mit Bezug zum Schnittrand des Komponentenmodells werden reduzierte Massen-, Dämpfungs- und Steifigkeitsmatrizen zum Beispiel mit NX Nastran erzeugt, welche die entsprechenden Gesamtkarosserieeigenschaften beschreiben. Hinzu kommen Lastvektoren für die Einleitung der Betriebslasten. Matrizen und Vektoren werden in eine externe Datei geschrieben. Dabei handelt es sich um anonymisierte bzw. codierte Daten, aus denen keine Rückschlüsse auf Geometrien, Blechstärken oder Werkstoffe der Gesamtkarosserie gezogen werden können. Die reduzierten Matrizen bilden ein sogenanntes Secondary Superelement. In Verbindung mit dem Komponentenmodell kann schließlich in ähnlicher Güte wie mit einem Gesamtkarosseriemodell simuliert werden. Dieses Superelement übergibt der OEM dem Systemlieferanten zusammen mit dem Komponentenmodell (Finite-Elemente-Teilnetz des zu gestaltenden Bereichs) und den Bezeichnungen und Koordinaten der Randknoten (Exterior Nodes) am Schnittrand des Komponentenmodells. Letzteres ist notwendig, damit das Superelement an die richtigen Knoten angebunden werden kann. Der Zulieferer setzt diese Daten zum Beispiel mit NX Nastran wieder zusammen. Somit hat er das Komponentenmodell, welches den zu untersuchenden Bereich abbildet, als detailliertes FE-Modell verfügbar inklusive der Einflüsse der Gesamtkarosserie. Damit ist es dem Zulieferer nun möglich linear-elastische Berechnungen unter Inertia Relief durchzuführen, die so genannten Einheitslastfälle. Aufbauend auf diesen Spannungsverteilungen kann dann die Lebensdauersimulation sowohl hinsichtlich Feinblechanrisse als auch gegen Schweißpunktversagen durchgeführt werden.
Konzeptentwicklung kritischer Pkw-Karosseriestrukturen mit Komponenten-Berechnungsmodellen. Abschlussbericht
Conceptual design of critical automotive body structures using component based modelling and analysis. Final report
2011
227 Seiten, Bilder, Tabellen, 33 Quellen
Report
Deutsch
Betriebsfestigkeitsbewertung von Schweißpunkten mit Komponenten-Berechnungsmodellen
Tema Archiv | 2012
|Paretooptimale Auslegung von Karosseriestrukturen
British Library Conference Proceedings | 2006
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