Meywerk CAE-Methoden in der Fahrzeugtechnik

1. Auflage 2007
ISBN: 978-3-540-49867-4
Verlag: Springer
Format: PDF
Kopierschutz: 1 - PDF Watermark

E-Book, Deutsch, 357 Seiten, eBook

Das Buch führt in die CAE-Methoden ein und behandelt die spezifischen Fragestellungen von CAE-Methoden in der Fahrzeugtechnik. Zunächst werden Grundlagen zur Modellbildung und zu Diskretisierungsverfahren für partielle Differentialgleichungen dargestellt. Die anschließenden Kapitel beschreiben die Inhalte Temperaturausgleich, Mehrkörpersimulationen sowie Statik und Dynamik elastischer Körper. Es folgt ein Kapitel über Finite-Elemente. Anschließend werden die fahrzeugspezifischen Themen Crash- und Insassensimulation, Akustik, Statik und Dynamik von Rohkarosserien, Mehrkörpersimulationen und Lebensdauer, Strömungssimulation und Reifen-Fahrbahn-Wechselwirkungen behandelt. Ergänzt werden die Inhalte durch Kapitel über nichtlineare Phänomene und Optimierungsverfahren.

Zielgruppe

Professional/practitioner

Autoren/Hrsg.

Meywerk, Martin

Inhaltsverzeichnis

Rechnergestützte Methoden.- Modellbildung.- Partielle Differentialgleichungen und Diskretisierungsmethoden.- Wärmeleitung, Temperaturstrahlung, Konvektion, Diffusion.- Dynamik starrer Körper.- Statik und Dynamik deformierbarer Körper.- Finite-Elemente-Vernetzungen.- Crashberechnung und Insassensimulation.- Akustik.- Statik, Dynamik, Betriebsfestigkeit von Rohkarosserien.- Strömungssimulation.- MKS-Modelle.- Fahrbahn-Fahrzeug-Interaktion.- Nichtlineare Optimierung.- Phänomene nichtlinearer dynamischer Systeme.

Leseproben

9 Crashberechnung und Insassensimulation (S. 141-142)

In diesem Kapitel werden Grundlagen der Crashberechnung und der Insassensimulation vorgestellt. Beide Berechnungsmethoden dienen der Verbesserung der Fahrzeugsicherheit, also einer Reduzierung der Wahrscheinlichkeit, dass ein Insasse oder ein Fußgänger durch einen Unfall verletzt wird.

Zunächst wird im ersten Abschnitt eine Einführung gegeben. Im zweiten Abschnitt werden elasto-plastische Materialgesetze vorgestellt. Im dritten Abschnitt wird der zweite, essentielle Bestandteil von Crashprogrammen, die Kontaktalgorithmen, erklärt. Der vierte Abschnitt behandelt weitere, wichtige Aspekte der Crashberechnung. Im fünften Abschnitt werden Insassenmodelle (sogenannte Dummymodelle) vorgestellt. Im sechsten Abschnitt folgen einige Beispiele.

9.1 Einführung

Bei Kraftfahrzeugen unterscheidet man die sogenannte aktive und die passive Sicherheit. Die aktive Sicherheit wird durch Systeme beeinflusst, die einen Unfall verhindern können (z. B. ABS, ESP). Passive Sicherheitssysteme reduzieren bei einem Unfall das Verletzungsrisiko der Insassen. Die Erhöhung der passiven Sicherheit ist eine Aufgabe der Crash- und Insassensimulation. Um die passive Sicherheit mit Hilfe von Simulationen beurteilen zu können, müssen neben dem elasto-plastischen Verhalten des Fahrzeugs auch z. B. Gurt, Airbag und Dummy rechnerisch erfasst werden.

Die Beurteilung der passiven Sicherheit erfolgt in einer Vielzahl von Crashtests, von denen für Seiten- und Frontalkollisionen einige in Abb. 9.1 (in der Leseprobe nicht erhalten) ,verdeutlicht sind. Im Rahmen dieser Tests werden Fahrzeuge (Prototypen oder neue Serienfahrzeuge) unter reproduzierbaren Versuchsbedingungen z. B. gegen eine starre Wand gefahren.

In den Fahrzeugen sind sogenannte Dummys (also menschenähnliche Puppen) platziert, diese Dummys sind mit Sensoren ausgestattet, deren Messsignale Rückschlüsse auf die Verletzungen zulassen, die ein menschlicher Insasse bei dem nachgestellten Unfall davongetragen hätte. In Crashtests und in deren Simulationen werden unterschiedliche Aspekte beleuchtet:

1. Verletzungsrisiko der Insassen,
2. Verletzungsrisiko von Fußgängern,
3. Verletzungsrisiko von Insassen anderer Fahrzeuge (sogenannte Kompatibilitätstests),
4. Auslegung der Rückhaltesysteme (z. B. Zündzeitpunkt des Airbags, Kraftniveau des Gurtkraftbegrenzers).

Das Verletzungsrisiko der Insassen wird mit Hilfe der Dummys bestimmt. Dazu werden Beschleunigungen, Geschwindigkeiten, Deformationen und Kräfte herangezogen.

Über Autor(innen)

Professor Dr.-Ing. Meywerk absolvierte ein Studium der Physik und Mathematik an der TU Braunschweig mit den Schwerpunkten angewandte Mathematik und theoretische Physik (gefördert durch die Studienstiftung des deutschen Volkes). 1991 bis 1996 promovierte er im Fachbereich Maschinenbau der TU Braunschweig in Technischer Mechanik zum Dr.-Ing., von 1997 bis 2002 war Professor Meywerk Berechnungsingenieur in der Abteilung für CAE-Methodenentwicklung bei der Volkswagen AG in Wolfsburg. Seit 2002 ist er Univesitätsprofessor für Fahrzeugtechnik an der Helmut-Schmidt-Univesität (Univesität der Bundeswehr) in Hamburg.