MKS in der Fahrzeugtechnik

Präsentation zum Thema: "MKS in der Fahrzeugtechnik"—  Präsentation transkript:

1 MKS in der Fahrzeugtechnik
Rechner und Simulationsmethoden in der Fahrzeugtechnik Mehrkörpersimulation (MKS) Universität der Bundeswehr Hamburg FAHRZEUGTECHNIK Prof. Dr.-Ing. M. Meywerk MKS in der Fahrzeugtechnik

2 Mehrkörpersystem (MKS)
Simulationsmethoden in der Fahrzeugtechnik - Mehrkörpersimulation - Universität der Bundeswehr Hamburg FAHRZEUGTECHNIK Prof. Dr.-Ing. M. Meywerk Definition Mehrkörpersystem (MKS) Unter einem Mehrkörpersystem versteht man die Menge endlich vieler starrer Körper, die in einen dreidimensionalen euklidischen Anschauungsraum eingebettet sind und untereinander sowie mit einem nicht zum System zählenden Bezugskörper (Funda-ment) physikalisch und/oder geometrisch gekoppelt sind.

3 Übliche Bezeichnungen
Simulationsmethoden in der Fahrzeugtechnik - Mehrkörpersimulation - Universität der Bundeswehr Hamburg FAHRZEUGTECHNIK Prof. Dr.-Ing. M. Meywerk Bezeichnungen Übliche Bezeichnungen Mehrkörpersimulation / MKS Mehrmassensimulation Starrkörpersimulation Rigid Body Simulation Multibody Simulation

4 Historische Entwicklung
Simulationsmethoden in der Fahrzeugtechnik - Mehrkörpersimulation - Universität der Bundeswehr Hamburg FAHRZEUGTECHNIK Prof. Dr.-Ing. M. Meywerk Historie I Historische Entwicklung 16. und 17. Jahrhundert: Grundlagen der Mechanik (Translation): - Galilei ( ) - Newton ( ) 18. Jahrhundert: Mechanik (Rotation) und Energetische Ansätze: - Euler ( ) - D‘Alembert ( ) - Lagrange ( )

5 Historische Entwicklung
Simulationsmethoden in der Fahrzeugtechnik - Mehrkörpersimulation - Universität der Bundeswehr Hamburg FAHRZEUGTECHNIK Prof. Dr.-Ing. M. Meywerk Historie II Historische Entwicklung 19. Jahrhundert - Wandel von der reinen Wissenschaft zur Technik - Verbesserung der “Verfahren” - Wenige praktische Anwendungen - Hauptinteresse galt der Kinematik Bis ca. 1960: Wenige praktische Anwendungen der MKS aufgrund der komplexen Mathematik. Einsatz von mechanischen Modellen zur Untersuchung dynamischer Systeme.

6 Historische Entwicklung
Simulationsmethoden in der Fahrzeugtechnik - Mehrkörpersimulation - Universität der Bundeswehr Hamburg FAHRZEUGTECHNIK Prof. Dr.-Ing. M. Meywerk Historie III Historische Entwicklung Ab 1960: Renaissance der MKS: - Bedarf in der Luft- und insbesondere Raumfahrt - Einsatz schnellaufender Maschinen - Erster Einsatz von Digitalrechnern Zunächst: Entwicklung von speziellen Programmen für jede Problemstellung Später (Mitte der 70’er): Entwicklung von universellen Werkzeugen für verschiedenste Aufgabenstellungen

7 Geometrische Kopplung
Simulationsmethoden in der Fahrzeugtechnik - Mehrkörpersimulation - Universität der Bundeswehr Hamburg FAHRZEUGTECHNIK Prof. Dr.-Ing. M. Meywerk Geometrische Kopplung Geometrische Kopplung: Geometrische Kopplung bedeutet, daß geo- metrische Elemente der Körper (Punkt, Gerade, Ebene) stets zusammenfallen (ideale Gelenke). Beispiele: Kugelgelenk: Zwei Punkte der Körper fallen zusammen Schubgelenk: Zwei Achsen fallen zusammen (Drehachse) Topologisches Schema

8 Geometrische Kopplung
Simulationsmethoden in der Fahrzeugtechnik - Mehrkörpersimulation - Universität der Bundeswehr Hamburg FAHRZEUGTECHNIK Prof. Dr.-Ing. M. Meywerk Geometrische Kopplung Wirkungen der geometrischen Kopplung: Die geometrische Kopplung bestimmt die Kinematik des Systems. Durch die geometrische Kopplung werden die Freiheitsgrade des Systems festgelegt. Die geometrischen Kopplungen führen zu Zwangskräften. Topologisches Schema

9 Physikalische Kopplung
Simulationsmethoden in der Fahrzeugtechnik - Mehrkörpersimulation - Universität der Bundeswehr Hamburg FAHRZEUGTECHNIK Prof. Dr.-Ing. M. Meywerk Physikalische Kopplung Physikalische Kopplung: Physikalische Kopplung bedeutet Beein-flussung des Bewegungszustandes durch eingeprägte (innere und äußere) Kräfte. Beispiele: - Federkräfte - Dämpferkräfte - Momente - Kraftfelder Die physikalische Kopplung wird im all-gemeinen über sog. Kraftkoppelelemente realisiert. Topologisches Schema

10 Berechnung von MKS-Systemen
Simulationsmethoden in der Fahrzeugtechnik - Mehrkörpersimulation - Universität der Bundeswehr Hamburg FAHRZEUGTECHNIK Prof. Dr.-Ing. M. Meywerk Berechnungsverfahren Berechnung von MKS-Systemen Wesentliche Teilaufgaben: 1. Aufstellen der Bewegungsgleichungen 2. Lösen der Bewegungsgleichungen

11 1. Aufstellen der Bewegungsgleichungen
Simulationsmethoden in der Fahrzeugtechnik - Mehrkörpersimulation - Universität der Bundeswehr Hamburg FAHRZEUGTECHNIK Prof. Dr.-Ing. M. Meywerk Aufstellen der Bewegungsgleichungen 1. Aufstellen der Bewegungsgleichungen Zwangsbedingungen (Gelenke) verkomplizieren das Aufstellen der Bewegungsgleichungen erheblich ! Lösungsansätze (Formalismen): - „Klassische“ Mechanik (Euler, Newton) - D‘Alembert - Lagrange Unterscheidung: - Numerische Verfahren - Symbolische Verfahren (Gleichungslöser)

12 Mechanische Grundlagen Newton
Simulationsmethoden in der Fahrzeugtechnik - Mehrkörpersimulation - Universität der Bundeswehr Hamburg FAHRZEUGTECHNIK Prof. Dr.-Ing. M. Meywerk Mechanische Grundlagen Newton Translation Rotation Drallsatz Impulssatz Drehimpuls (Vektor)

13 Beschreibung der Raumlage über Eulerwinkel
Simulationsmethoden in der Fahrzeugtechnik - Mehrkörpersimulation - Universität der Bundeswehr Hamburg FAHRZEUGTECHNIK Prof. Dr.-Ing. M. Meywerk Raumlage (Euler) Beschreibung der Raumlage über Eulerwinkel Eulerwinkel aus Winkelgeschwindigkeiten und der Raumlage Gierwinkel: Nickwinkel: Wankwinkel:

14 Mechanische Grundlagen
Simulationsmethoden in der Fahrzeugtechnik - Mehrkörpersimulation - Universität der Bundeswehr Hamburg FAHRZEUGTECHNIK Prof. Dr.-Ing. M. Meywerk Mechanische Grundlagen D‘Alembert-Prinzip Lagrangegleichung (1.Art) mit: Verschwinden der Arbeit der virtuellen Zwangskräfte Eliminieren der Zwangskräfte

15 2. Lösen der Bewegungsgleichungen
Simulationsmethoden in der Fahrzeugtechnik - Mehrkörpersimulation - Universität der Bundeswehr Hamburg FAHRZEUGTECHNIK Prof. Dr.-Ing. M. Meywerk Lösen der Bewegungsgleichungen 2. Lösen der Bewegungsgleichungen Die Lösung der Bewegungsgleichungen erfolgt i.d.R. auf numerischem Weg ! Numerische Integrationsverfahren: - Einschrittverfahren (z.B. Euler, Runge-Kutta) Mehrschrittverfahren ( z.B. Adams-Moulten) Explorationsverfahren (Gear) Berechnungsaufwand: Durch eine Reduktion der Systemfreiheitsgrade (Symbolische Lösung) kann der Berechnungsaufwand der numerischen Lösung erheblich verringert werden.

16 MKS mit reiner Kraftkopplung
Simulationsmethoden in der Fahrzeugtechnik - Mehrkörpersimulation - Universität der Bundeswehr Hamburg FAHRZEUGTECHNIK Prof. Dr.-Ing. M. Meywerk MKS mit reiner Kraftkopplung Weltkoordinaten (WC) Modellkoordinaten (MC) Berechnungsschema: Transformation der Modellkoordinaten und Geschwindigkeitsvektoren in das Weltkoordinatensystem Bestimmung der Differenzvektoren zwischen Koppelpunkten (Abstand, Geschwindigkeit) Berechnung der resultierenden Kräfte und Momente Transformation der Kräfte und Momente in die Körperkoordinaten-systeme Bestimmung der Körperbeschleu-nigungen aufgrund der angreifenden Kräfte und Momente (Rotatorisch und Translatorisch) Numerische Integration der Beschleu-nigungen => neue Geschwindigkeiten und Raumlagen

17 Grundlegende Möglichkeiten der MKS:
Simulationsmethoden in der Fahrzeugtechnik - Mehrkörpersimulation - Universität der Bundeswehr Hamburg FAHRZEUGTECHNIK Prof. Dr.-Ing. M. Meywerk Ergebnisse der MKS Grundlegende Möglichkeiten der MKS: Beschreibung dynamischer Systeme sowohl im Hinblick auf die Kinematik als auch auf die Dynamik: - Bewegungsanalysen, Bewegungsräume - Stabilitätsuntersuchungen - Kollisionsanalysen - Bestimmung dynamischer Kräfte - Bestimmung der kinematischer Größen

18 Anwendungsbereiche der MKS
Simulationsmethoden in der Fahrzeugtechnik - Mehrkörpersimulation - Universität der Bundeswehr Hamburg FAHRZEUGTECHNIK Prof. Dr.-Ing. M. Meywerk Anwendungsbereiche Anwendungsbereiche der MKS Luft- und Raumfahrt Maschinenbau Fertigung/Produktion Fahrzeugtechnik Mechatronik Antriebstechnik Medizin Sport

19 MKS in der Luft- und Raumfahrt
Simulationsmethoden in der Fahrzeugtechnik - Mehrkörpersimulation - Universität der Bundeswehr Hamburg FAHRZEUGTECHNIK Prof. Dr.-Ing. M. Meywerk MKS in der Luft- und Raumfahrt Raumfahrt Luftfahrt

20 MKS: Sonstige Anwendungen
Simulationsmethoden in der Fahrzeugtechnik - Mehrkörpersimulation - Universität der Bundeswehr Hamburg FAHRZEUGTECHNIK Prof. Dr.-Ing. M. Meywerk MKS: Sonstige Anwendungen Medizin Sport

21 MKS im Maschinenbau Kettensäge Baggerschaufel
Simulationsmethoden in der Fahrzeugtechnik - Mehrkörpersimulation - Universität der Bundeswehr Hamburg FAHRZEUGTECHNIK Prof. Dr.-Ing. M. Meywerk MKS im Maschinenbau Kettensäge Baggerschaufel

22 MKS in der Fertigungstechnik
Simulationsmethoden in der Fahrzeugtechnik - Mehrkörpersimulation - Universität der Bundeswehr Hamburg FAHRZEUGTECHNIK Prof. Dr.-Ing. M. Meywerk MKS in der Fertigungstechnik

23 MKS bei Schienenfahrzeugen
Simulationsmethoden in der Fahrzeugtechnik - Mehrkörpersimulation - Universität der Bundeswehr Hamburg FAHRZEUGTECHNIK Prof. Dr.-Ing. M. Meywerk MKS bei Schienenfahrzeugen

24 MKS in der Fahrzeugtechnik
Simulationsmethoden in der Fahrzeugtechnik - Mehrkörpersimulation - Universität der Bundeswehr Hamburg FAHRZEUGTECHNIK Prof. Dr.-Ing. M. Meywerk MKS in der Fahrzeugtechnik Vergleichsweise späte Anwendung in der Fahrzeugtechnik Gründe: - Nichtlineare Systeme (Feder, Dämpfer) - Komplexe Kinematik (Elastokinematik) - Etablierte Versuchstechnik (+ hohe Stückzahlen) - Vergleichsweise preisgünstige Realsysteme (Prototypen) - Komplexe Wechselwirkungen Reifen/Boden Eine exakte Abbildung der Wechselwirkungen Reifen-Fahrbahn ist für die Simulation der Fahrdynamik entscheidend !!

25 Wechselwirkung Reifen-Fahrbahn
Simulationsmethoden in der Fahrzeugtechnik - Mehrkörpersimulation - Universität der Bundeswehr Hamburg FAHRZEUGTECHNIK Prof. Dr.-Ing. M. Meywerk Wechselwirkung Reifen-Fahrbahn Ausgangsgrößen von Rad-Boden-Modellen für MKS: Minimal: Radlast - Einfederung Seitenführungskraft – Schräglaufwinkel (mit Radlasteinfluss) Umfangskraft – Schlupf (mit Radlasteinfluss) Rollwiderstand Handling: Reifenrückstellmoment – Schräglaufwinkel (mit Radlasteinfluss) Seitenführungskraft – Sturz (mit Radlasteinfluss) Einlaufverhalten (Reifendynamik) – Schräglaufwinkel-/Schlupfänd. Kopplung Seitenkraft – Umfangskraft (Schräglaufwinkel/Radlast) (Dynamischer Reifennachlauf – Schräglaufwinkel)

26 Wechselwirkung Reifen-Fahrbahn
Simulationsmethoden in der Fahrzeugtechnik - Mehrkörpersimulation - Universität der Bundeswehr Hamburg FAHRZEUGTECHNIK Prof. Dr.-Ing. M. Meywerk Wechselwirkung Reifen-Fahrbahn Eine Abbildung aller realen Reifeneigenschaften in einem einzigen Modell ist für die bisher MKS nicht gelungen Unterscheidungskriterien Mathematische Modelle (Kennlinien) - Physikalische Modelle Handlingmodelle - Modelle für Fahrkomfort Stationäre – dynamische Modelle (Anfahren, Einlaufverhalten) Feste Fahrbahn – Nachgiebige Fahrbahn Abbildung von Effekten Kopplung Seitenkraft – Umfangskraft (Krempel-Diagramm) Sturzeinfluss Reifeninnendruck etc. Berücksichtigung lokaler Reibbeiwerte

27 Wechselwirkung Reifen-Fahrbahn
Simulationsmethoden in der Fahrzeugtechnik - Mehrkörpersimulation - Universität der Bundeswehr Hamburg FAHRZEUGTECHNIK Prof. Dr.-Ing. M. Meywerk Wechselwirkung Reifen-Fahrbahn SWIFT Physikalische Reifenmodelle: Nachbildung des physikalischen Reifenaufbaus in einem meist komplexen Ersatzmodell. Materialeigenschaften (Elastizitäten, Dämpfungs-eigenschaften, Massen etc. ) werden im Versuch bestimmt. Vorteile: Abbildung verschiedenen Reifen-Fahrbahn Paarungen Abbildung unterschiedlicher Reifen Abbildung spezieller Effekte (Kontaktproblem, weicher Boden, Reifendynamik, Profileinfluss, Akustik etc.) Nachteile: Schwierige Parametergewinnung Hoher bis extremer Rechenaufwand Abbildungsqualität (Quantität) oft nur mäßig FEM Modell

28 Mathematisch-empirische Reifenmodelle (Kennlinienmodelle):
Simulationsmethoden in der Fahrzeugtechnik - Mehrkörpersimulation - Universität der Bundeswehr Hamburg FAHRZEUGTECHNIK Prof. Dr.-Ing. M. Meywerk Kennlinienmodelle Mathematisch-empirische Reifenmodelle (Kennlinienmodelle): Approximation gemessener Reifeneigenschaften durch mathematische Funktionen (Blackbox). Ggf. werden zusätzlich auch physikalische Parameter berücksichtigt (z.B. Masse, Trägheitsmomente) Vorteile: Je nach Fitting gute bis hervorragende Abbildung der gemessenen Grössen Meist geringer Rechenaufwand Einfache Anwendbarkeit Nachteile: Hoher messtechnischer Aufwand Oft schwierige Auswertung (Fitting) Gilt nur für eine Paarung Reifen-Fahrbahn Sehr begrenzte Anzahl an Ausgabewerten Seitenführungskraft Schräglauf-winkel (gemessen/nachgebildet)

29 Wichtige Modelle Reifen-Fahrbahn
Simulationsmethoden in der Fahrzeugtechnik - Mehrkörpersimulation - Universität der Bundeswehr Hamburg FAHRZEUGTECHNIK Prof. Dr.-Ing. M. Meywerk Wichtige Modelle Reifen-Fahrbahn Handlingmodelle: Fiala Smithers Rill (Easy-to-use), Swift Magic-Formula (MF-Tyre) Magic Formula -Fy -Fx Mz -F CTire DTire Komfortmodelle C-Tyre (2-D) D-Tyre (3-D) Nachgiebiger Boden physikalische-empirische Modelle meist nach dem Ansatz von BEKKER Für Kette-Fahrbahn/Boden und Reifen-Boden existieren bis heute keine etablierten Standard-Modelle

30 Stationäre Reifeneigenschaften
Simulationsmethoden in der Fahrzeugtechnik - Mehrkörpersimulation - Universität der Bundeswehr Hamburg FAHRZEUGTECHNIK Prof. Dr.-Ing. M. Meywerk Kombinationsmodelle Magic Formula -Fy -Fx Mz -F Stationäre Reifeneigenschaften Fitting SWIFT Instationäre Reifeneigenschaften

31 Physikalische Reifenmodelle
Simulationsmethoden in der Fahrzeugtechnik - Mehrkörpersimulation - Universität der Bundeswehr Hamburg FAHRZEUGTECHNIK Prof. Dr.-Ing. M. Meywerk Physikalische Reifenmodelle CTire DTire Physikalische Modelle für feste Fahrbahn

32 Rad-Boden-Modell weicher Boden
Simulationsmethoden in der Fahrzeugtechnik - Mehrkörpersimulation - Universität der Bundeswehr Hamburg FAHRZEUGTECHNIK Prof. Dr.-Ing. M. Meywerk Rad-Boden-Modell weicher Boden Ersatzradmodell Parabelmodell

33 Rad-Boden-Modell weicher Boden
Simulationsmethoden in der Fahrzeugtechnik - Mehrkörpersimulation - Universität der Bundeswehr Hamburg FAHRZEUGTECHNIK Prof. Dr.-Ing. M. Meywerk Rad-Boden-Modell weicher Boden Multipass-Modell

34 Rad-Boden-Modell weicher Boden
Simulationsmethoden in der Fahrzeugtechnik - Mehrkörpersimulation - Universität der Bundeswehr Hamburg FAHRZEUGTECHNIK Prof. Dr.-Ing. M. Meywerk Rad-Boden-Modell weicher Boden

35 MKS in der Fahrzeugtechnik
Simulationsmethoden in der Fahrzeugtechnik - Mehrkörpersimulation - Universität der Bundeswehr Hamburg FAHRZEUGTECHNIK Prof. Dr.-Ing. M. Meywerk MKS in der Fahrzeugtechnik Untersuchung von Systemkomponenten Achsen (Elastokinematik, Lasten) Antriebsstrang (Motor) Federn, Dämpfer Lenkung Untersuchung des Gesamtsystems Fahrsicherheit (Lenken, Bremsen) Fahrdynamik (Fahrstabilität) Komfort Reglerauslegung (ABS, ASR, ESP ...) Optimierung von Komponenten (Reifen, Achsen, Lenkung) Ermittlung dynamischer Lasten (auch für FEM)

36 Achsauslegung Achsauslegung Starrachse McPherson Querlenker
Simulationsmethoden in der Fahrzeugtechnik - Mehrkörpersimulation - Universität der Bundeswehr Hamburg FAHRZEUGTECHNIK Prof. Dr.-Ing. M. Meywerk Achsauslegung Achsauslegung Starrachse McPherson Querlenker

37 Achskinematik - Elastokinematik
Simulationsmethoden in der Fahrzeugtechnik - Mehrkörpersimulation - Universität der Bundeswehr Hamburg FAHRZEUGTECHNIK Prof. Dr.-Ing. M. Meywerk Achskinematik - Elastokinematik

38 Lenkung und Antrieb Lenkauslegung Lenkung Antriebsstrang
Simulationsmethoden in der Fahrzeugtechnik - Mehrkörpersimulation - Universität der Bundeswehr Hamburg FAHRZEUGTECHNIK Prof. Dr.-Ing. M. Meywerk Lenkauslegung Lenkung und Antrieb Lenkung Antriebsstrang

39 Antrieb Antrieb Schaltgetriebe Steuerkette
Simulationsmethoden in der Fahrzeugtechnik - Mehrkörpersimulation - Universität der Bundeswehr Hamburg FAHRZEUGTECHNIK Prof. Dr.-Ing. M. Meywerk Antrieb Antrieb Schaltgetriebe Steuerkette

40 Fahrdynamik Fahrdynamik Komplexer Kurs Fahrstabilität
Simulationsmethoden in der Fahrzeugtechnik - Mehrkörpersimulation - Universität der Bundeswehr Hamburg FAHRZEUGTECHNIK Prof. Dr.-Ing. M. Meywerk Fahrdynamik Fahrdynamik Komplexer Kurs Fahrstabilität

41 Vertikaldynamik Vertikaldynamik Luftfederung Schlagloch Bodenwelle
Simulationsmethoden in der Fahrzeugtechnik - Mehrkörpersimulation - Universität der Bundeswehr Hamburg FAHRZEUGTECHNIK Prof. Dr.-Ing. M. Meywerk Vertikaldynamik Vertikaldynamik Luftfederung Schlagloch Bodenwelle

42 Querdynamik Querdynamik Stabilität Einfacher Fahrspurwechsel
Simulationsmethoden in der Fahrzeugtechnik - Mehrkörpersimulation - Universität der Bundeswehr Hamburg FAHRZEUGTECHNIK Prof. Dr.-Ing. M. Meywerk Querdynamik Querdynamik Stabilität Einfacher Fahrspurwechsel

43 Längsdynamik Längsdynamik Bremsverlauf (ADAMS)
Simulationsmethoden in der Fahrzeugtechnik - Mehrkörpersimulation - Universität der Bundeswehr Hamburg FAHRZEUGTECHNIK Prof. Dr.-Ing. M. Meywerk Längsdynamik Längsdynamik Bremsverlauf (ADAMS)

44 Fahrdynamik Längsdynamik „Normale“ Bremsung Bremsung m-Split
Simulationsmethoden in der Fahrzeugtechnik - Mehrkörpersimulation - Universität der Bundeswehr Hamburg FAHRZEUGTECHNIK Prof. Dr.-Ing. M. Meywerk Längsdynamik Fahrdynamik „Normale“ Bremsung Bremsung m-Split

45 Fahrsicherheit - Insassenschutz
Simulationsmethoden in der Fahrzeugtechnik - Mehrkörpersimulation - Universität der Bundeswehr Hamburg FAHRZEUGTECHNIK Prof. Dr.-Ing. M. Meywerk Fahrsicherheit Fahrsicherheit - Insassenschutz Kollision mit Fußgänger

46 Aktuelle Entwicklungen ...
Simulationsmethoden in der Fahrzeugtechnik - Mehrkörpersimulation - Universität der Bundeswehr Hamburg FAHRZEUGTECHNIK Prof. Dr.-Ing. M. Meywerk Aktuelle Entwicklungen / Trends Aktuelle Entwicklungen ... und Trends

47 Nutzung von Templates Dämpfer Reifen Motorlagerung Bushing
Simulationsmethoden in der Fahrzeugtechnik - Mehrkörpersimulation - Universität der Bundeswehr Hamburg FAHRZEUGTECHNIK Prof. Dr.-Ing. M. Meywerk Nutzung von Templates Dämpfer Reifen Motorlagerung Bushing

48 Nachbildung von Prüfständen
Simulationsmethoden in der Fahrzeugtechnik - Mehrkörpersimulation - Universität der Bundeswehr Hamburg FAHRZEUGTECHNIK Prof. Dr.-Ing. M. Meywerk Nachbildung von Prüfständen Simulation eines Schwingungsprüfstandes

49 Abbildung von Subsystemen
Simulationsmethoden in der Fahrzeugtechnik - Mehrkörpersimulation - Universität der Bundeswehr Hamburg FAHRZEUGTECHNIK Prof. Dr.-Ing. M. Meywerk Abbildung von Subsystemen Regelung Elastizitäten Hydraulik

50 Modellverfeinerung Simulationsmethoden in der Fahrzeugtechnik
- Mehrkörpersimulation - Universität der Bundeswehr Hamburg FAHRZEUGTECHNIK Prof. Dr.-Ing. M. Meywerk Modellverfeinerung Fahrwerk Motor Antriebsstrang Aufbau - Federn / Dämpfer Lenkung Bremsen ... - Ventile Nockenwelle Steuerkette ... - Getriebe Kupplung Differentiale ... - Karosserie Sitze Airbag ...

51 Sonderfahrzeuge Sonderfahrzeuge Panzer Schneemobil
Simulationsmethoden in der Fahrzeugtechnik - Mehrkörpersimulation - Universität der Bundeswehr Hamburg FAHRZEUGTECHNIK Prof. Dr.-Ing. M. Meywerk Sonderfahrzeuge Sonderfahrzeuge Panzer Schneemobil

52 Kommerzielle Programme
Simulationsmethoden in der Fahrzeugtechnik - Mehrkörpersimulation - Universität der Bundeswehr Hamburg FAHRZEUGTECHNIK Prof. Dr.-Ing. M. Meywerk Kommerzielle Programme Kommerzielle Programme MESA VERDE DADS

53 ADAMS Simulationsmethoden in der Fahrzeugtechnik
- Mehrkörpersimulation - Universität der Bundeswehr Hamburg FAHRZEUGTECHNIK Prof. Dr.-Ing. M. Meywerk ADAMS

54 ADAMS – Ablauf der Simulation
Simulationsmethoden in der Fahrzeugtechnik - Mehrkörpersimulation - Universität der Bundeswehr Hamburg FAHRZEUGTECHNIK Prof. Dr.-Ing. M. Meywerk ADAMS – Ablauf der Simulation Simulation (Solver) Preprocessing Postprocessing

55 Beispiel Modellbildung
Simulationsmethoden in der Fahrzeugtechnik - Mehrkörpersimulation - Universität der Bundeswehr Hamburg FAHRZEUGTECHNIK Prof. Dr.-Ing. M. Meywerk Beispiel Modellbildung Reales Fahrzeug

56 Modellskizze (Topologie des System)
Simulationsmethoden in der Fahrzeugtechnik - Mehrkörpersimulation - Universität der Bundeswehr Hamburg FAHRZEUGTECHNIK Prof. Dr.-Ing. M. Meywerk Modellskizze (Topologie des System) Modellskizze

57 ADAMS/VIEW – Arbeitsbildschirm
Simulationsmethoden in der Fahrzeugtechnik - Mehrkörpersimulation - Universität der Bundeswehr Hamburg FAHRZEUGTECHNIK Prof. Dr.-Ing. M. Meywerk ADAMS/VIEW – Arbeitsbildschirm

58 ADAMS – Modellierung Forces Parts Joints
Simulationsmethoden in der Fahrzeugtechnik - Mehrkörpersimulation - Universität der Bundeswehr Hamburg FAHRZEUGTECHNIK Prof. Dr.-Ing. M. Meywerk ADAMS – Modellierung Forces Parts Joints

59 MKS-Modell in ADAMS MKS Modell (ADAMS)
Simulationsmethoden in der Fahrzeugtechnik - Mehrkörpersimulation - Universität der Bundeswehr Hamburg FAHRZEUGTECHNIK Prof. Dr.-Ing. M. Meywerk MKS-Modell in ADAMS MKS Modell (ADAMS)

60 Simulationsmethoden in der Fahrzeugtechnik
- Mehrkörpersimulation - Universität der Bundeswehr Hamburg FAHRZEUGTECHNIK Prof. Dr.-Ing. M. Meywerk Animation Systemanimation hat die synthetische, computergenerierte Visualisierung, also die Sichtbarmachung modellierter Prozesse zum Gegenstand. Die Systemanimation hat sich seit den siebziger Jahren als eine Komponente der Simulationstechnik etabliert Heute wird Simulation in der Regel nur dann akzeptiert, wenn sie die modellierten Systeme und die darin ablaufenden Prozesse durch Animation präsentieren kann Animatoren oder Animationssysteme existieren in unterschiedlicher Qualität als Komponenten von Simulatoren oder als selbständige Programme

61 Animation Sie dienen der Aufdeckung von Modellierungsfehlern
Simulationsmethoden in der Fahrzeugtechnik - Mehrkörpersimulation - Universität der Bundeswehr Hamburg FAHRZEUGTECHNIK Prof. Dr.-Ing. M. Meywerk Animation Animationskomponenten von diskreten, ereignisorientierten Simulationssystemen sind auf Erkenntnisgewinn, Präsentation und Schulung ausgerichtet. Sie dienen der Aufdeckung von Modellierungsfehlern der Analyse und Interpretation des Systemverhaltens und damit zur Aufdeckung von Konfliktsituationen, Engpässen und Deadlocks der Kommunikation zwischen Anwendern und Auftraggebern zur besseren Erläuterung von Prozeßverläufen der Erklärung und Präsentation komplizierter Prozeß-zusammenhänge und Simulationsresultate dem Training und der Schulung

62 Visualisierung einer Trajektorie
Simulationsmethoden in der Fahrzeugtechnik - Mehrkörpersimulation - Universität der Bundeswehr Hamburg FAHRZEUGTECHNIK Prof. Dr.-Ing. M. Meywerk Animation – Tracing Tracemarker Visualisierung einer Trajektorie

63 Animation – Darstellung
Simulationsmethoden in der Fahrzeugtechnik - Mehrkörpersimulation - Universität der Bundeswehr Hamburg FAHRZEUGTECHNIK Prof. Dr.-Ing. M. Meywerk Animation – Darstellung Smooth-Shaded Wireframe Darstellung

64 Vergleich von Konzeptvarianten
Simulationsmethoden in der Fahrzeugtechnik - Mehrkörpersimulation - Universität der Bundeswehr Hamburg FAHRZEUGTECHNIK Prof. Dr.-Ing. M. Meywerk Überlagerung Vergleich von Konzeptvarianten

65 Animation – Überlagerung
Simulationsmethoden in der Fahrzeugtechnik - Mehrkörpersimulation - Universität der Bundeswehr Hamburg FAHRZEUGTECHNIK Prof. Dr.-Ing. M. Meywerk Animation – Überlagerung Ausgangsdarstellung Überlagerte Darstellung (Superimposed)

66 Nutzen der Animation - Beispiel
Simulationsmethoden in der Fahrzeugtechnik - Mehrkörpersimulation - Universität der Bundeswehr Hamburg FAHRZEUGTECHNIK Prof. Dr.-Ing. M. Meywerk Nutzen der Animation - Beispiel 10 20 30 40 50 60 2 4 6 8 12 14 16 18 Zeit / s Geschwindigkeit / (km/h) Brückenlegepanzer Beschleunigungsvorgang als Plot

67 Nutzen der Animation - Beispiel
Simulationsmethoden in der Fahrzeugtechnik - Mehrkörpersimulation - Universität der Bundeswehr Hamburg FAHRZEUGTECHNIK Prof. Dr.-Ing. M. Meywerk Nutzen der Animation - Beispiel Beschleunigungsvorgang als Animation

68 Konzeptstudie der US Army für ein neues modulares
Simulationsmethoden in der Fahrzeugtechnik - Mehrkörpersimulation - Universität der Bundeswehr Hamburg FAHRZEUGTECHNIK Prof. Dr.-Ing. M. Meywerk Untersuchung der US-Army Aktuelles Anwendungsbeispiel der MKS (ADAMS) Konzeptstudie der US Army für ein neues modulares geländegängiges Trägerfahrzeug 14. Internationale Konferenz der ISTVS - Studie durch Hodges Transportation / NATC

69 Untersuchung der US-Army
Simulationsmethoden in der Fahrzeugtechnik - Mehrkörpersimulation - Universität der Bundeswehr Hamburg FAHRZEUGTECHNIK Prof. Dr.-Ing. M. Meywerk Untersuchung der US-Army Operationsgebiet Qualität Straßennetz Einsatzprofil - % Autobahn - % Landstraße - % Gelände Umweltbedingungen Zuladung Masse/Volumen Verteilung Zuglasten Fahrzeugauslegung Fahrwerk Räder/Reifen Struktur Antriebsstrang Antriebsart Subsysteme Einsatzbereitschaft Zuverlässigkeit Verfügbarkeit Wartbarkeit Belastbarkeit Fahrgeschwindigkeit Autobahn Landstraße, Feldwege Gelände

70 Untersuchung der US-Army
Simulationsmethoden in der Fahrzeugtechnik - Mehrkörpersimulation - Universität der Bundeswehr Hamburg FAHRZEUGTECHNIK Prof. Dr.-Ing. M. Meywerk Untersuchung der US-Army Antriebsstrang 8x8 and 10x10: Maximale Bodenkontaktfläche Minimierung des Bodendrucks

71 Untersuchung der US-Army
Simulationsmethoden in der Fahrzeugtechnik - Mehrkörpersimulation - Universität der Bundeswehr Hamburg FAHRZEUGTECHNIK Prof. Dr.-Ing. M. Meywerk Untersuchung der US-Army Reifentyp: R 20 Michelin XZL

72 Hybridantrieb Dieselelektrisch
Simulationsmethoden in der Fahrzeugtechnik - Mehrkörpersimulation - Universität der Bundeswehr Hamburg FAHRZEUGTECHNIK Prof. Dr.-Ing. M. Meywerk Untersuchung der US-Army Hybridantrieb Dieselelektrisch Leiser Betrieb Geringerer Kraftstoffverbrauch Zentrale Traktionskontrolle Bessere Zuverlässigkeit Möglichkeit zur Radseitenlenkung Weniger bewegte Teile

73 Mac Pherson Federbeine zur Minimierung des Platzbedarfes
Simulationsmethoden in der Fahrzeugtechnik - Mehrkörpersimulation - Universität der Bundeswehr Hamburg FAHRZEUGTECHNIK Prof. Dr.-Ing. M. Meywerk Untersuchung der US-Army Mac Pherson Federbeine zur Minimierung des Platzbedarfes

74 Untersuchung der US-Army
Simulationsmethoden in der Fahrzeugtechnik - Mehrkörpersimulation - Universität der Bundeswehr Hamburg FAHRZEUGTECHNIK Prof. Dr.-Ing. M. Meywerk Untersuchung der US-Army Dieselmotor Fahrersitz Akkuzellen 14.00 R 20 Reifen Elektrischer Antriebsmotor mit zentralem Getriebe 20-Zoll Felgen

75 Untersuchung der US-Army
Simulationsmethoden in der Fahrzeugtechnik - Mehrkörpersimulation - Universität der Bundeswehr Hamburg FAHRZEUGTECHNIK Prof. Dr.-Ing. M. Meywerk Untersuchung der US-Army Modulare Konzeption

76 Untersuchung der US-Army
Simulationsmethoden in der Fahrzeugtechnik - Mehrkörpersimulation - Universität der Bundeswehr Hamburg FAHRZEUGTECHNIK Prof. Dr.-Ing. M. Meywerk Untersuchung der US-Army Modulare Konzeption

77 Mobilitätsuntersuchung: Graben
Simulationsmethoden in der Fahrzeugtechnik - Mehrkörpersimulation - Universität der Bundeswehr Hamburg FAHRZEUGTECHNIK Prof. Dr.-Ing. M. Meywerk Untersuchung der US-Army Mobilitätsuntersuchung: Graben

78 Mobilitätsuntersuchung: Graben II
Simulationsmethoden in der Fahrzeugtechnik - Mehrkörpersimulation - Universität der Bundeswehr Hamburg FAHRZEUGTECHNIK Prof. Dr.-Ing. M. Meywerk Untersuchung der US-Army Mobilitätsuntersuchung: Graben II

79 Mobilitätsuntersuchung: Hügel
Simulationsmethoden in der Fahrzeugtechnik - Mehrkörpersimulation - Universität der Bundeswehr Hamburg FAHRZEUGTECHNIK Prof. Dr.-Ing. M. Meywerk Untersuchung der US-Army Mobilitätsuntersuchung: Hügel

80 Mobilitätsuntersuchung: Schrägbahn
Simulationsmethoden in der Fahrzeugtechnik - Mehrkörpersimulation - Universität der Bundeswehr Hamburg FAHRZEUGTECHNIK Prof. Dr.-Ing. M. Meywerk Untersuchung der US-Army Mobilitätsuntersuchung: Schrägbahn

81 Längsdynamik: Steigungsfahrt
Simulationsmethoden in der Fahrzeugtechnik - Mehrkörpersimulation - Universität der Bundeswehr Hamburg FAHRZEUGTECHNIK Prof. Dr.-Ing. M. Meywerk Untersuchung der US-Army Längsdynamik: Steigungsfahrt

82 Querdynamik: Doppelter Fahrspurwechsel
Simulationsmethoden in der Fahrzeugtechnik - Mehrkörpersimulation - Universität der Bundeswehr Hamburg FAHRZEUGTECHNIK Prof. Dr.-Ing. M. Meywerk Untersuchung der US-Army Querdynamik: Doppelter Fahrspurwechsel

83 Querdynamik: Kreisfahrt konstanter Radius
Simulationsmethoden in der Fahrzeugtechnik - Mehrkörpersimulation - Universität der Bundeswehr Hamburg FAHRZEUGTECHNIK Prof. Dr.-Ing. M. Meywerk Untersuchung der US-Army Querdynamik: Kreisfahrt konstanter Radius

84 Querdynamik: Doppelter Fahrspurwechsel
Simulationsmethoden in der Fahrzeugtechnik - Mehrkörpersimulation - Universität der Bundeswehr Hamburg FAHRZEUGTECHNIK Prof. Dr.-Ing. M. Meywerk Untersuchung der US-Army Querdynamik: Doppelter Fahrspurwechsel

85 Vertikaldynamik: Hindernis
Simulationsmethoden in der Fahrzeugtechnik - Mehrkörpersimulation - Universität der Bundeswehr Hamburg FAHRZEUGTECHNIK Prof. Dr.-Ing. M. Meywerk Untersuchung der US-Army Vertikaldynamik: Hindernis

86 Vertikaldynamik: RMS Kurs
Simulationsmethoden in der Fahrzeugtechnik - Mehrkörpersimulation - Universität der Bundeswehr Hamburg FAHRZEUGTECHNIK Prof. Dr.-Ing. M. Meywerk Untersuchung der US-Army Vertikaldynamik: RMS Kurs

87 Vertikaldynamik: RMS Kurs
Simulationsmethoden in der Fahrzeugtechnik - Mehrkörpersimulation - Universität der Bundeswehr Hamburg FAHRZEUGTECHNIK Prof. Dr.-Ing. M. Meywerk Untersuchung der US-Army Vertikaldynamik: RMS Kurs

88 Vertikaldynamik: Hindernis
Simulationsmethoden in der Fahrzeugtechnik - Mehrkörpersimulation - Universität der Bundeswehr Hamburg FAHRZEUGTECHNIK Prof. Dr.-Ing. M. Meywerk Untersuchung der US-Army Vertikaldynamik: Hindernis

89 Untersuchung der US-Army
Simulationsmethoden in der Fahrzeugtechnik - Mehrkörpersimulation - Universität der Bundeswehr Hamburg FAHRZEUGTECHNIK Prof. Dr.-Ing. M. Meywerk Untersuchung der US-Army Weitere Planung: Simulation von elektrischen Antriebssystemen im Rahmen von komplexen Fahraufgaben Nutzung von Matlab/Simulink (ADVISOR) kombiniert mit ADAMS zur Simulation von Reglern, Motoren, Eigenschaften der Energiespeicher, etc.

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