Heutige Crashsimulationsmodelle für Gesamtfahrzeuge werden vorwiegend aus Schalenelementen mit relativ grober Vernetzung (Elementkantenlängen von 5-10 Millimetern) aufgebaut. Für die Berechnung der plastischen Deformationen der vorwiegend Biege- und Faltenbeulbelastung ausgesetzten Strukturelemente kommen vorwiegend 2D Schalenelemente zum Einsatz. Die Vorhersage der Rissinitiierung und des Rissfortschritts erfordert jedoch eine viel höhere Netzfeinheit unter der Verwendung von Volumenelementen um die wahren dreidimensionalen Spannungs- und Dehnungsfelder in der Bruchzone abbilden zu können. Das Bruchverhalten eines Demonstrator-Bauteils aus hochfestem martensitischen Stahl wurde unter kombinierter Belastung charakterisiert. Die Versuchsergebnisse wurden genutzt um ein relativ einfaches Bruchmodell zu kalibrieren. Das Bruchmodell wurde in das Programmsystem PAMCRASH als Usermaterial für Schalen- und Volumenmodelle implementiert. Komponenten- und Gesamtfahrzeuganalysen zeigen, dass eine konventionelle Schalenmodellierung nicht immer in der Lage ist, die lokalen Belastungszustände im Bruchbereich ausreichend zu erfassen, welches teilweise zu nichtkonservativen Ergebnissen geführt hat. Die Multi-Model Coupling (MMC) Technologie ermöglicht eine effiziente Crashsimulation unter Verwendung lokal detaillierter Volumenmodelle mit akzeptablen Simulationszeiten.
Current vehicle crash simulation models are based on the usage of rather coarse shell element meshes having element lengths usually ranging from approximately 5 to 10 millimeters. These 2D-shell elements have been found particularly suitable for the simulation of thin sheet metal bending and buckling deformation as long as the occurrence of fracture is considered negligible. The prediction of crack initiation and propagation however requires much higher mesh densities and solid element discretization in order to represent the true 3- dimensional stress and strain fields in the fracture zone. Such modeling techniques are generally avoided with explicit crash codes, since the required computational resources strongly depend on the mesh density and the number of elements. In order to overcome this problem, a novel Multi-Model Coupling (MMC) approach has been developed and implemented in a commercial explicit crash code. The methodology benefits from a subcycling technique which allows the efficient and fast simulation of structures having different mesh densities and solution time steps. Potential applications of the MMC technique include detailed fracture analysis of specific components using high density solid element meshes coupled to a standard shell element vehicle model. The MMC approach is presented in conjunction with corresponding application examples. Special emphasis is placed on the strategy required for successful MMC simulations.
Advances in fracture modeling for crash simulation using the multi-model coupling method
2008
15 Seiten, 7 Bilder, 1 Tabelle, 7 Quellen
Aufsatz (Konferenz)
Deutsch
Advances in Fracture Modeling for Crash Simulation using the Multi-Model Coupling Method
British Library Conference Proceedings | 2008
|Advances in crash simulation technology
Kraftfahrwesen | 1991
|Vehicle Crash Simulation Using Hybrid Model
Kraftfahrwesen | 1981
|SAE Technical Papers | 2004
|Adhesive Modeling in Crash Simulation
SAE Technical Papers | 2006
|