Es wird eine Methode aufgezeigt, 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 Karosseriebereich 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. Die reduzierten Matrizen bilden ein sogenanntes Secondary Superelement. In Verbindung mit dem Komponentenmodell kann schließlich in annähernd gleicher 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 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 z.B. 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.
This paper provides new approach to estimate and optimize fatigue life (and Crash performance) of body parts and spot welds using component simulation models only - the whole body-in-white model completely remains at the OEM. This new approach enables suppliers to assess body concepts in a very early stage of development.
Betriebsfestigkeitsbewertung von Schweißpunkten mit Komponenten-Berechnungsmodellen
Fatigue assessment of spot welds using component based modeling and analysis
2012
14 Seiten, 11 Bilder, 1 Tabelle, 2 Quellen
Conference paper
German
Zur Betriebsfestigkeitsbewertung von Schienenfahrzeugen mit dem Krebsspannungskonzept
Tema Archive | 2008
|Betriebsfestigkeitsbewertung eines Nutzfahrzeugmotorlagers - Berechnungsmethode und Anwendung
Automotive engineering | 2014
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