Comet K2-Mobility D02-T01 Simulationsprozeß für Festigkeit und Komfort im Nutzfahrzeug

Auf dem Weg der virtuellen Fahrzeugentwicklung von Nutzfahrzeugen erweisen sich die Modellbildung und Simulation der Fahrwerkskomponenten und des Leiterrahmens als besonders anspruchsvoll. Das zeigt sich in einem bis heute unbefriedigenden Stand der Kenntnisse und der Prozeßsicherheit. Die Verkürzung von Entwicklungszeiten durch den verstärkten Einsatz virtueller Entwicklungsmethoden, speziell in frühen Entwicklungsphasen (Frontloading), ist ähnlich wie beim PKW auch beim Nutzfahrzeug von zunehmender Bedeutung. Hinsichtlich der Fahrzeugfunktionen Betriebsfestigkeit, Fahrkomfort und Fahrdynamik werden dabei, ähnlich wie beim PKW, Finite Elemente Methoden (FEM) für die Betriebsfestigkeit sowie Mehrkörpersimulationsmodelle (MKS) für längs,- quer und vertikaldynamischen Fragestellungen eingesetzt. Die Trennung in die FEM und MKS Modelle ist notwendig um die unterschiedlichen Diskretisierungsanforderungen (Ergebnisqualität, Rechenzeiteffizienz, Modellierungsaufwand, numerische Stabilität, etc.) bei der Modellbildung zu erfüllen. In zunehmendem Maß ist aber eine Koppelung zwischen diesen beiden Simulationsmethoden notwendig um eine hinreichende Ergebnisqualität erzielen zu können. Die Einbindung von FEM-Modellen in ein MKS eines Nutzfahrzeugs ist heute Stand der Technik. Durch modale Reduktion von elastischen FEM Strukturen in das MKS Modell muß dabei oftmals zwischen dem FEM und MKS Modell iteriert werden, um die notwendigen Koppelelemente zu definieren bzw. eine entsprechende Simulationsgüte zu erlangen. Diese Koppelung besteht aus geometrischen Knoten an derselben Position sowohl im FEM als auch im MKS Modell und daran angeschlossenen Kraftelementen, Zwangsbedingungen oder Gelenken. Der Arbeitsablauf bei der Koppelung ist aufgrund fehlender automatisierter Prozesse zum großen Teil manuell und daher zeitintensiv sowie fehleranfällig. Weiters hängt die Qualität der Simulationsergebnisse sehr stark von der Erfahrung des Modellierers und der engen Kommunikation zwischen den Fachabteilungen für FEM und MKS ab. Ein weiterer Baustein für die Erweiterung der virtuellen Nutzfahrzeugentwicklung ist die Modellbildung bei speziellen Komponenten, die für das Gesamtfahrzeug von besonderer Bedeutung sind. Fahrwerkskomponenten wie Blatt- und Luftfeder liefern im Wesentlichen ausreichend genaue Ergebnisse sofern diese Elemente nur in ihrer Hauptwirkungsrichtung beansprucht werden. Weicht man von dieser Wirkrichtung ab, so können sehr große Abweichungen entstehen. Weiters werden bestimmte physikalische Effekte in der Regel nicht berücksichtigt. Die Thematik reicht von der grundlegenden richtigen Erfassung der physikalischen Zusammenhänge über die mathematische Formulierung bis hin zum Erstellen von Modellierungsprogrammen (Modellgeneratoren).