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TU Berlin

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Generische Modellierung von Fahrzeugstoßdämpfern

Motivation

Zur Beschleunigung der Entwicklungsprozesse und zur Beherrschung der hohen Variantenvielfalt im Produktentstehungsprozess setzen die Fahrzeughersteller auf digitale Entwicklungswerkzeuge. Strategische Entscheidungen sollen auf Basis von Simulationsergebnissen erfolgen und die Bereitstellung von realen Bauteilen auf einen spätestmöglichen Zeitpunkt verschoben werden.

Ein zentrales Element für die Ride- und Handlingabstimmung stellt der Fahrzeugstoßdämpfer dar. Dieser kann bis in die späten Phasen des Produktentstehungsprozesses packageneutral modifiziert werden und ermöglicht die Realisierung einer Spreizung zwischen sportlichem und komfortablem Fahrverhalten. Die virtuelle Abbildung des Fahrzeugstoßdämpfers erfolgt mit unterschiedlichen Detaillierungsgraden und Modellierungsansätzen.

Detaillierte Dämpfermodelle auf Basis einer physikalischen Beschreibung der Komponenten (wie z.B. Ventilbaugruppen) besitzen eine hohe Anzahl an Parametern und führen zu Einschränkungen hinsichtlich der Simulationszeit und der numerischen Stabilität. Die Bedatungsprozesse sind aufwändig und erfordern im Allgemeinen Vermessungen realer Bauteile. Der Vorteil dieser Modelle ist jedoch eine hohe Abbildungsgenauigkeit und ein direkter Bezug zur Baubarkeit des Dämpfers.

Einfache Modelle, welche den Dämpfer im Wesentlichen als geschwindigkeitsabhängige Kraft darstellen, erfüllen zwar die Echtzeitanforderungen aber reichen nicht aus, um alle existierenden Verstelldämpfungssysteme nachzubilden. Weg- oder frequenzabhängige Eigenschaften wie bei passiven Verstelldämpfern werden nicht dargestellt.

Damit für strategische Entscheidungen in der frühen Phase, wie z.B. bei der Auswahl der einzusetzenden Dämpfertechnologie, auf zuverlässige Simulationsergebnisse zugegriffen werden kann, müssen einfach zu bedatende Modelle zur Verfügung stehen, die dennoch eine hinreichend genaue Abbildungsgenauigkeit für tiefergehende Fahrkomfortanalysen garantieren.

Ziel

Hierfür ist ein generisches Dämpfermodell zu entwerfen, welches eine flexible sowie skalierbare Nachbildung von Dämpfungseigenschaften ermöglicht. Es sollen wenige, leicht zu bedatende Parameter für die Beschreibung der wesentlichen physikalischen Effekte definiert werden, die ohne Festlegung der Dämpferarchitektur und -geometrie parametriert werden kann. Im Fokus der Modellierung stehen Dämpfungseigenschaften von passiven amplituden- und frequenzselektiven Verstelldämpfern. Insgesamt soll das neu entwickelte Modell in der Lage sein sowohl konventionelle Fahrzeugstoßdämpfer als auch passive und semiaktive Verstelldämpfungssysteme abzubilden.

Für die erfolgreiche Integration in den Entwicklungsprozess muss die Abbildungsgenauigkeit lastfallspezifische Fahrkomfortanalysen zulassen. Weiterhin ist die numerische Stabilität und die Echtzeitfähigkeit bei der Integration in die Gesamtfahrzeugsimulation sicherzustellen. Dadurch kann eine simultane Optimierung von Ride und Handling mithilfe von virtuellen Fahrzeugprototypen unterstützt werden.

Vorgehensweise

    Im ersten Schritt sind die abzubildenden Effekte festzulegen und in einen geeigneten Modellansatz zu übertragen. Dafür werden Messdaten zu den betrachteten Dämpfertechnologien analysiert. Nach der Definition des Modellansatzes soll dieser als C++-Modell implementiert werden. Auf Basis von Messdaten wird anschließend eine Modellverifizierung und –validierung durchgeführt. Nach erfolgreicher Validierung auf Komponentenebene wird das Modell in die Gesamtfahrzeugsimulation integriert und die Einsatzfähigkeit im Entwicklungsprozess bewertet

      Zeitraum

      Mai 2017 – Mai 2020

       

       

       

       

       

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      Ansprechpartner

      Niklas Kunz
      030 314 72204
      TIB 13
      Room 348

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