Multidisziplinäre Simulation, nichtlineare Modellreduktion und proaktive Regelung in der Fahrzeugdynamik

Mit dem durch das BMBF geförderten Verbundprojekt SNiMoRed haben sich fünf mathematische Institute und zwei Unternehmen der Fahrzeugindustrie das Ziel gesetzt, neue und verbesserte mathematische Lösungsverfahren für die effiziente Einbeziehung wesentlicher dynamischer Eigenschaften einzelner stark nichtlinearer Systemkomponenten (Elastomer- und Hydrolager, Fahrzeugreifen) in die Gesamtfahrzeugsimulation, in Betriebsfestigkeitsanalysen und in die Reglerauslegung zu entwickeln.

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Dynamische Analysen in der Fahrzeugentwicklung verwenden komplexe nichtlineare Mehrkörpersystemmodelle mit multidisziplinären Modellkomponenten. Die in der ingenieurtechnischen Praxis übliche Approximation von stark nichtlinearen Systemkomponenten wie Fahrzeugreifen, Elastomer- und Hydrolagern durch Kennfelder ist unzureichend für die Simulation höherfrequenter dynamischer Effekte, die für Komfort- und Betriebsfestigkeitsanalysen wesentlich sind.

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Eine detailliertere Modellierung führt auf nichtlineare partielle Differentialgleichungen, die jedoch wegen ihrer Komplexität nicht direkt in die Fahrzeugsimulation einbezogen werden können. Im Verbundprojekt sollen deshalb nichtlineare Modellreduktionsmethoden (Proper Orthogonal Decomposition, POD) so weiterentwickelt werden, dass die für das Gesamtfahrzeug wesentlichen dynamischen Eigenschaften der nichtlinearen Systemkomponenten durch vereinfachte Modelle mit wenigen Freiheitsgraden reproduziert werden.

Für Hydrolager mit elektrorheologischen Fluiden, die eine aktive Steuerung der Lagercharakteristik ermöglichen, sollen auch die Komponentenmodelle selbst verfeinert werden. Im multidisziplinären Modell ist die Wechselwirkung zwischen Elastomer und elektrorheologischem Fluid zu berücksichtigen und in die Modellreduktion einzubringen.

Derart verbesserte Modelle in der Fahrwerksimulation eröffnen prinzipiell neue Möglichkeiten für die aktive Fahrwerkregelung durch Einbeziehung von Informationen über den künftigen Straßenzustand (Navigationssysteme, Preview-Sensoren).

Weitere Informationen

• Seite des BMBF
• Übersicht Gesamtprojekt [ PDF 150 KB ]

Partner

• Audi AG
• Fraunhofer ITWM
• John Deere Werke Mannheim
• Julius-Maximilians-Universität Würzburg
• Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg
• TU Kaiserslautern