1.1 Was ist Simulation? Betrachtungsweisen Finite Elemente Methode (FEM) Mehrkörpersysteme (MKS)...

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1 VIII Vorwort... V... VIII 1 Simulationsmethoden Was ist Simulation? Betrachtungsweisen Finite Elemente Methode (FEM) Mehrkörpersysteme (MKS) Blockschaltbildorientierte Methoden Systemtechnik Systembegriff Systemgrenze Kausalität Übertragungsverhalten Wertebereich Lineare und Nichtlineare Systeme Systemverhalten Systeme mit und ohne Gedächtnis Änderungsverhalten Fragestellungen aus der gegebenen Systemstruktur Systemanalyse Systemidentifikation Systemsteuerung Modellbildung Am Anfang steht das Problem Der Unterschied zwischen fehlerbehaftet und falsch Methoden zur Modellbildung Induktion Deduktion... 27

2 IX Methode der Wahl Modellklassen Physikalische Modelle Verhaltensmodelle Problemanalyse Analyse der Fragestellung Analyse des Systems Modellentwurf Simulationsmethode Umsetzung der Problemanalyse Verifikation Validierung Prinzipielle Vorgehensweise Vergleich von Messung und Simulation Vergleich von Simulation und Simulation Validierung mit Gesamtfahrzeugmessungen Einfache oder mehrfache Verwendung Modularisiert oder monolithisch? Trennung von Daten und Modell Numerik das Problem mit dem Anfang Wer ist EULER? Anfangswertprobleme oder Numerische Integration von Differenzialgleichungen Das Anfangswertproblem Numerische Integration Numerische Integration von Differenzialgleichungen erster Ordnung Ein einfaches Beispiel Streckenzugverfahren nach EULER Fehlerarten Konvergenz und Stabilität... 48

3 X 4.4 Integrationsverfahren Verfahrensübersicht Implizites EULER-Verfahren RUNGE-KUTTA-Verfahren ADAMS-Verfahren BDF-Verfahren Interpolations- und Extrapolationsverfahren Interpolation Extrapolation Ein- und Ausblenden von Funktionen Linear Exponentiell Trigonometrisch Simulationswerkzeuge Werkzeugauswahl Inhouse-Lösung Kommerzielles Produkt Grundstruktur einer Simulationsumgebung Präprozessor Solver Postprozessor Schnittstellen für die Cosimulation Reglerimport MKS-Modellimport Online-Cosimulation Potenzielle Kommunikationsprobleme Simulationsprozess Parameterbeschaffung Parameterbedarf... 80

4 XI Benennung von Parametern Einheitenbehaftete Parameter Eindimensionale Parameter Mehrdimensionale Parameter Fahrzeugbezugssystem Masseeigenschaften Im Vorfeld der Berechnung Konsistenz von Daten und Modell Modellvielfalt Berechnungshistorie Berechnungsvorgang Lokal oder extern Kopiervorgang Lizenzen Im Nachgang der Berechnung Dokumentation der Berechnung Archivierung Motivation zur Dokumentation Reproduzierbarkeit der Simulationsergebnisse Teil II Simulation in der Fahrwerktechnik Modellbildung von Fahrwerkkomponenten Einsatzgebiete und Grenzen der Simulation Fahrdynamik und Fahrerassistenzsysteme Fahrkomfort Lastkollektivermittlung Einsatz von Simulatoren Potenzial der Berechnung oder noch ungehobene Schätze Komplexität von Modellen Wartung und Änderungen

5 XII Rechenzeitbedarf Parameterbedarf Einfache Modellansätze Wo steckt die richtige Information? Planung und Auswertung von Fahrmanövern Einschwingzeit Länge des Manövers Fahrwerkkinematik und Fahrwerklager Abbildung der Kinematik Mechanismenorientierte Modelle Kennfeldorientierte Modelle Verhaltensorientierte Modelle Abbildung der Elastokinematik Elastische Fahrwerkteile Nebenfederrate Einfache Elastomerlagermodelle Lineare Parametrierung Nichtlineare Parametrierung Einfluss der Amplitude und der Frequenz der Anregung Grundlagen typischer Elastomerlagermodelle MAXWELL-Element KELVIN-VOIGT-Element Kombination mehrerer Elemente Spezielle Fahrwerklager Hydrolager Kopflager Abgleich der Kinematik und Elastokinematik mit Messungen Erstellung von Raderhebungskurven Abweichungen im Fahrzeugniveau

6 XIII Abweichungen in der Kinematik oder der Elastokinematik Zusatzfedern Aufbaufedersteifigkeit Stabilisatorsteifigkeit Federn Stahlfedern Schraubenfeder Blattfeder Torsionsstabfeder Stabilisator Luftfeder Bestimmung der quasistatischen Steifigkeit Bestimmung der dynamischen Steifigkeit Verwendung gemessener Kennlinien Niveauregulierung Druckpuffer und Zuganschlagfeder Druckpuffer Zuganschlagfeder Kombination Federübersetzung Dämpfung und Reibung Dämpfer Kraftgesetz und Dämpferkennlinie Kinematik und Masse Dämpferübersetzung Gasfederkräfte Dichtungen und Reibung Temperaturverhalten Komplexe Dämpfermodelle

7 XIV 10.2 Reibung COULOMBsche Reibung Fiktive Gesamtreibung Lenkung Einfache Lenkungsmodelle Lenkstrang Lenkgetriebe Lenksäule Lenkrad Servounterstützung Hydraulische Servolenkung (HPS) Elektrohydraulische Servolenkung (EHPS) Elektrische Servolenkung (EPS) Reifen und Straße Allgemeine Anforderungen für Reifenmodelle Modellierung der Kontaktfläche Reibkontakt und Schlupfdefinition Grenzen der Schlupfdefinition Standard Tyre Interface Reifenmodelle für die Fahrdynamik Magic Formula MF-Tyre und MF-SWIFT HSRI-Modell Reifenmodelle für Fahrkomfort- und Lastkollektivsimulation FTire RMOD-K CDTire Parametrierung der Reifenmodelle Prozess der Parametrierung

8 XV Messung von Reifenparametern Modelle unterschiedlicher Komplexität Modellierung der Straße Messverfahren für Straßenprofile Topologie der Straße Einzelanregungen Periodische Anregungen Stochastische Anregungen Antriebsstrang Vorgabe des Antriebsmoments Motor und Getriebe Motorkennfeld und Zeitverhalten Massedaten Lagerung Achs- und Mittendifferenziale Bremsanlage Vorgabe des Bremsmoments Bremskreise Bremskraftverteilung Wirkkette vom Fahrer bis zur Radbremse Bremsmoment an der Radbremse Trommelbremse Scheibenbremse Bremsen in den Stillstand Reibwert- und Temperaturverhalten Fahrzeugaufbau Karosserie Vorbereitung des FEM-Modells Modale Reduktion

9 XVI 15.2 Gesamtgewicht Gewichtsverteilung Einsatz einer Korrekturmasse Einsatz mehrerer Korrekturmassen Fazit Aerodynamik Luftwiderstand Seitenwind Auftrieb Der simulierte Fahrer Geschwindigkeitsregelung Anfangswert Open-Loop-Manöver Closed-Loop-Manöver Lenkregelung Open-Loop-Manöver Closed-Loop-Manöver Komplexe Fahrermodelle Das Fahrzeugmodell als Strecke Entwicklung von Regelsystemen Software-in-the-Loop Hardware-in-the-Loop Sensorik Aktorik Normenverzeichnis Formelzeichen Abkürzungsverzeichnis Literaturverzeichnis Sachwortverzeichnis