Die Simulation mittels der Finite Elemente Methode (FEM) hat in den letzten Jahren einen immer größeren Beitrag an der Gesamtentwicklung von Automobilen übernehmen können. Trotz der vielfältigen Möglichkeiten waren Form- und Trägeroptimierungen bisher für realistische Simulationsmodelle nicht oder nur extrem eingeschränkt möglich. Hauptproblem in der Formoptimierung für realistische Modelle, sprich Modelle mit nur wenigen Prozent Abweichung zwischen Versuch und Rechnung, welche im Karosseriebau primär aus Schalen und/oder Solidelement bestehen, war eine fehlende Infrastruktur zum Erstellen der Formvariablen. Des Weiteren fehlte eine Geometrie/Finiten-Elemente Engine, die in der Lage ist, aufgrund einer beliebigen Parameterstellung ein entsprechendes komplett rechenfähiges Simulationsmodell automatisiert zu erzeugen. Die beiden wesentlichen Aspekte in der Netzgenerierung, nämlich ein Verschieben der Knotenkoordinaten und Neuvernetzung, waren mit den etablierten Preprozessoren oder CAD-Werkzeugen nur unzureichend unterstützt. In dem Artikel wird vorgestellt, wie für schalenbasierte, prognosefähige Simulationsmodelle Formvariablen für große konstruktive Änderungen mit Hilfe des Softwareprogramms SFE CONCEPT berücksichtigt werden können. Der topologiebasierte Ansatz von SFE CONCEPT gewährleistet, dass die zugehörige Geometrie bzw. Geometrieänderung der topologischen Beschreibung automatisch folgt. Ein mit SFE CONCEPT aufgebautes Fahrzeugmodell ist nicht nur voll parametrisch, sondern die Parametrik ist auch bauteilübergreifend. Mit SFE CONCEPT steht ein effizienter Preprozessor für Formoptimierung zur Verfügung. Neben einer konstruktionsorientierten Definition der Formvariablen ist es auch möglich, die für eine Formoptimierung notwendigen Netzerzeugungsmechanismen zu nutzen. Dies beinhaltet neben einem einfachen Morphing der Knotenkoordinaten auch eine komplette Neuvernetzung, die den Kriterien der betrachteten Lastfälle (Steifigkeiten) genügte. Aufgrund der effizienten Möglichkeit, die Designvariablen zu definieren, lag der Aufwand zur Erstellung des Optimierungsmodells bei den benutzten 50 Formvariablen mit mehreren Tagen in einem akzeptablen Rahmen. Die Möglichkeit, große Geometrieänderungen in der Optimierung berücksichtigen zu können, prädestiniert das Vorgehen für die frühe Phase in der Karosserieentwicklung.
Formoptimierung in der frühen Phase der Karosserieentwicklung
Optimisation of shape in the early phase of car body development
2004
13 Seiten, 10 Bilder, 1 Tabelle, 8 Quellen
Conference paper
German
Formoptimierung in der fruehen Phase der Karosserieentwicklung
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