Die Präsentation wird geladen. Bitte warten

Die Präsentation wird geladen. Bitte warten

Rechner und Simulationsmethoden in der Fahrzeugtechnik Mehrkörpersimulation (MKS) MKS in der Fahrzeugtechnik Universität der Bundeswehr Hamburg FAHRZEUGTECHNIK.

Ähnliche Präsentationen


Präsentation zum Thema: "Rechner und Simulationsmethoden in der Fahrzeugtechnik Mehrkörpersimulation (MKS) MKS in der Fahrzeugtechnik Universität der Bundeswehr Hamburg FAHRZEUGTECHNIK."—  Präsentation transkript:

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

2 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. Mehrkörpersystem (MKS) Definition Universität der Bundeswehr Hamburg FAHRZEUGTECHNIK Prof. Dr.-Ing. M. Meywerk Simulationsmethoden in der Fahrzeugtechnik - Mehrkörpersimulation -

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

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

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

6 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 70er): Entwicklung von universellen Werkzeugen für verschiedenste Aufgabenstellungen Historische Entwicklung Historie III Universität der Bundeswehr Hamburg FAHRZEUGTECHNIK Prof. Dr.-Ing. M. Meywerk Simulationsmethoden in der Fahrzeugtechnik - Mehrkörpersimulation -

7 Geometrische Kopplung: Topologisches Schema 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) Geometrische Kopplung Universität der Bundeswehr Hamburg FAHRZEUGTECHNIK Prof. Dr.-Ing. M. Meywerk Simulationsmethoden in der Fahrzeugtechnik - Mehrkörpersimulation -

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

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

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

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

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

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

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

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

16 MKS mit reiner Kraftkopplung Universität der Bundeswehr Hamburg FAHRZEUGTECHNIK Prof. Dr.-Ing. M. Meywerk Simulationsmethoden in der Fahrzeugtechnik - Mehrkörpersimulation - Berechnungsschema: 1.Transformation der Modellkoordinaten und Geschwindigkeitsvektoren in das Weltkoordinatensystem 2.Bestimmung der Differenzvektoren zwischen Koppelpunkten (Abstand, Geschwindigkeit) 3.Berechnung der resultierenden Kräfte und Momente 4.Transformation der Kräfte und Momente in die Körperkoordinaten- systeme 5.Bestimmung der Körperbeschleu- nigungen aufgrund der angreifenden Kräfte und Momente (Rotatorisch und Translatorisch) 6.Numerische Integration der Beschleu- nigungen => neue Geschwindigkeiten und Raumlagen Weltkoordinaten (WC) Modellkoordinaten (MC)

17 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 Grundlegende Möglichkeiten der MKS: Ergebnisse der MKS Universität der Bundeswehr Hamburg FAHRZEUGTECHNIK Prof. Dr.-Ing. M. Meywerk Simulationsmethoden in der Fahrzeugtechnik - Mehrkörpersimulation -

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

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

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

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

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

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

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

25 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) Wechselwirkung Reifen-Fahrbahn Universität der Bundeswehr Hamburg FAHRZEUGTECHNIK Prof. Dr.-Ing. M. Meywerk Simulationsmethoden in der Fahrzeugtechnik - Mehrkörpersimulation -

26 Wechselwirkung Reifen-Fahrbahn Universität der Bundeswehr Hamburg FAHRZEUGTECHNIK Prof. Dr.-Ing. M. Meywerk Simulationsmethoden in der Fahrzeugtechnik - Mehrkörpersimulation - 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 Eine Abbildung aller realen Reifeneigenschaften in einem einzigen Modell ist für die bisher MKS nicht gelungen

27 Physikalische Reifenmodelle: Nachbildung des physikalischen Reifenaufbaus in einem meist komplexen Ersatzmodell. Materialeigenschaften (Elastizitäten, Dämpfungs- eigenschaften, Massen etc. ) werden im Versuch bestimmt. Wechselwirkung Reifen-Fahrbahn Universität der Bundeswehr Hamburg FAHRZEUGTECHNIK Prof. Dr.-Ing. M. Meywerk Simulationsmethoden in der Fahrzeugtechnik - Mehrkörpersimulation - SWIFT 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): Approximation gemessener Reifeneigenschaften durch mathematische Funktionen (Blackbox). Ggf. werden zusätzlich auch physikalische Parameter berücksichtigt (z.B. Masse, Trägheitsmomente) Kennlinienmodelle Universität der Bundeswehr Hamburg FAHRZEUGTECHNIK Prof. Dr.-Ing. M. Meywerk Simulationsmethoden in der Fahrzeugtechnik - Mehrkörpersimulation - Seitenführungskraft Schräglauf- winkel (gemessen/nachgebildet) 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

29 Komfortmodelle C-Tyre (2-D) D-Tyre (3-D) Wichtige Modelle Reifen-Fahrbahn Universität der Bundeswehr Hamburg FAHRZEUGTECHNIK Prof. Dr.-Ing. M. Meywerk Simulationsmethoden in der Fahrzeugtechnik - Mehrkörpersimulation - Handlingmodelle: Fiala Smithers Rill (Easy-to-use), Swift Magic-Formula (MF-Tyre) 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 Magic Formula -Fy -Fx Mz -F CTire DTire

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

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

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

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

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

35 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) Untersuchung von Systemkomponenten Achsen (Elastokinematik, Lasten) Antriebsstrang (Motor) Federn, Dämpfer Lenkung MKS in der Fahrzeugtechnik Universität der Bundeswehr Hamburg FAHRZEUGTECHNIK Prof. Dr.-Ing. M. Meywerk Simulationsmethoden in der Fahrzeugtechnik - Mehrkörpersimulation -

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

60 Animation Universität der Bundeswehr Hamburg FAHRZEUGTECHNIK Prof. Dr.-Ing. M. Meywerk Simulationsmethoden in der Fahrzeugtechnik - Mehrkörpersimulation - 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 Systemanimation hat die synthetische, computergenerierte Visualisierung, also die Sichtbarmachung modellierter Prozesse zum Gegenstand.

61 Animation Universität der Bundeswehr Hamburg FAHRZEUGTECHNIK Prof. Dr.-Ing. M. Meywerk Simulationsmethoden in der Fahrzeugtechnik - Mehrkörpersimulation - 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 Animationskomponenten von diskreten, ereignisorientierten Simulationssystemen sind auf Erkenntnisgewinn, Präsentation und Schulung ausgerichtet.

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

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

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

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

66 Nutzen der Animation - Beispiel Universität der Bundeswehr Hamburg FAHRZEUGTECHNIK Prof. Dr.-Ing. M. Meywerk Simulationsmethoden in der Fahrzeugtechnik - Mehrkörpersimulation Zeit / s Geschwindigkeit / (km/h) Beschleunigungsvorgang als Plot Brückenlegepanzer

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

89 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. Weitere Planung: Untersuchung der US-Army Universität der Bundeswehr Hamburg FAHRZEUGTECHNIK Prof. Dr.-Ing. M. Meywerk Simulationsmethoden in der Fahrzeugtechnik - Mehrkörpersimulation -

90


Herunterladen ppt "Rechner und Simulationsmethoden in der Fahrzeugtechnik Mehrkörpersimulation (MKS) MKS in der Fahrzeugtechnik Universität der Bundeswehr Hamburg FAHRZEUGTECHNIK."

Ähnliche Präsentationen


Google-Anzeigen