In dieser Arbeit werden die Grundlagen des modalen Korrekturverfahrens, seine Implementierung im Programmpaket VAO und dessen Anwendungsmöglichkeiten zur Berechnung komfortrelevanter Fahrzeugeigenschaften dargestellt. Dazu werden zunächst, ausgehend von den Lagrangeschen Gleichungen 2. Art, die Grundlagen zur Berechnung von physikalischen Massen- und Steifigkeitsmatrizen für die Finite-Elemente-Methode zur Beschreibung von Struktur und Hohlraum hergeleitet. Mit diesem Ansatz können auch die physikalischen Kopplungs- und Dämpfungsmatrizen in konsistenter Weise beschrieben werden. In analoger Vorgehensweise wird der Übergang zu einer modalen Beschreibung des gekoppelten Struktur-Hohlraum-Systems vorgenommen. Sie bildet den Ausgangspunkt für die Entwicklung der Methode der modalen Korrektur. Das modale Korrekturverfahren ermöglicht die Berechnung der Auswirkungen von Modifikationen der physikalischen Eigenschaften eines Systems, ohne die aufwendige Berechnung der modalen Basis für jede Variation erneut vornehmen zu müssen, und führt auf diese Weise zu einer enormen Beschleunigung bei der Berechnung von Varianten. Mit der Umsetzung der erarbeiteten Theorie in das Programmpaket VAO steht ein leistungsfähiges und zuverlässiges Berechnungswerkzeug für die Untersuchung von gekoppelten Struktur-Hohlraum-Systemen zur Verfügung. Durch das modale Korrekturverfahren verkürzt sich die Rechenzeit gegenüber einer konventionellen FE-Rechnung in Abhängigkeit vom betrachteten Modell um einen Faktor 25 bis 140. Auf der Grundlage des modalen Korrekturverfahrens eröffnen sich zwei weitere interessante Berechnungsmöglichkeiten, die die Möglichkeiten konventioneller FE-Programme erweitern: 1.) Das parametrische Konzept der Submodelle erlaubt die Definition und Berücksichtigung frequenzabhängiger Materialeigenschaften, wie z. B. einer frequenzabhängigen Steifigkeit oder Absorption, in der modalen Rechnung. 2.) In VAO ist die Verwendung hybrider experimentell-numerischer Modelle möglich. Die Ergebnisse einer experimentellen Modalanalyse werden mit den auf FE-Modellen basierenden Korrekturen kombiniert und erlauben eine Berechnung der Auswirkung von Modifikationen auf eine reale Struktur. Durch die Schnittstelle zur experimentellen Modalanalyse werden zusätzliche Informationen, insbesondere über Dämpfung eines Systems, verfügbar, die auf der Grundlage des FE-Modells alleine völlig fehlen würden. Es wird gezeigt, daß jedoch gerade diese Dämpfungseigenschaften großen Einfluß auf die berechneten Antworten des Systems haben können. Eine neue Methode zur Umrechnung experimentell ermittelter komplexer modaler Größen, die die Dämpfungsinformation implizit enthalten, in reelle modale Kenngrößen gewährleistet die korrekte Übernahme dieser Information aus dem Experiment in das Rechenmodell.
Schnelle rechnerische Komfortoptimierung von Kraftahrzeugen mittels modaler Korrektur
Fast computer aided optimization of motor vehicle comfort by modal correction
2001
128 Seiten, 41 Bilder, 2 Tabellen, 43 Quellen
Theses
German
Simulationstechnische Komfortoptimierung an Handschaltgetrieben
GWLB - Gottfried Wilhelm Leibniz Bibliothek | 2008
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