Modellbasierte Bestimmung optimaler Sensorpositionen für Betriebsfestigkeitsanalysen unter Nutzung angepasster MKS-Modelle

Die Grundlage betriebsfestigkeitsrelevanter Untersuchungen ist die Ermittlung der im Bauteil wirkenden Spannungen, die jedoch in der Regel nicht direkt messbar sind. Im Gegensatz dazu lassen sich Beschleunigungen an Fahrzeugen vergleichsweise einfach erfassen. Die Beziehung zwischen gemessenen Beschleunigungen und den daraus resultierenden Spannungen ist jedoch vielschichtig, da Änderungen an Sensorpositionen oder Fahrzeugkomponenten eine rein experimentelle Analyse erheblich erschweren. Daher gewinnt der Einsatz simulationsgestützter Methoden zunehmend an Bedeutung.

Für diese Analysen werden dynamische Mehrkörpersystem-(MKS)-Modelle eingesetzt, die massebehaftete Bauteile, ideale Gelenke sowie ergänzende Steifigkeits- und Dämpfungselemente abbilden. Die Modellgüte hängt dabei maßgeblich von der Qualität der Parametrierung ab. Ein wesentlicher Aspekt betrifft die realitätsnahe Abbildung der Elastomerlager, die bislang häufig als ideale Gelenke modelliert wurden. Um ihren Einfluss auf das Übertragungsverhalten und die Betriebsfestigkeit besser zu verstehen, sollen sie detaillierter beschrieben und über tabellierte Steifigkeits- und Dämpfungskennlinien in Siemens NX eingebunden werden.

Ein weiteres zentrales Element ist die präzise Erfassung der Reifencharakteristik. Während bisher Standardparameter des F-Tire-Modells verwendet wurden, sollen die Reifensteifigkeiten künftig mithilfe eines Prüfstands bestimmt werden. Messräder, die von der Otto-von-Guericke-Universität in Zusammenarbeit mit der IKAM GmbH bereits für ähnliche Radgrößen entwickelt wurden, liefern hierfür eine geeignete Datenbasis. Die gewonnenen Parameter fließen in die Anpassung des F-Tire-Modells sowie in die Aktualisierung des MKS-Modells des Fahrzeugs ein. Abschließend werden dynamische Simulationen durchgeführt, um die Modifikationen zu bewerten und den Bedarf weiterer experimenteller Parametrierungen zu klären