Vergleich von Gummilagermodellen in der MKS

Abstract

In dieser Arbeit werden drei Gummilagermodelle, welche für die MKS Gesamtfahrzeugsimulation benötigt werden, vorgestellt und untereinander verglichen: 1) Kelvin-Voigt Modell, 2) Frequency Bushing-Modell sowie 3) Berg-Modell. Diese drei rheologischen Modelle unterscheiden sich im Aufbau, der Verhaltensweise und auch in der Parameteranzahl. Während das Kelvin-Voigt Modell und das Frequency Bushing Modell nur Frequenzabhängigkeit abbilden können, besitzt das Berg-Modell zusätzlich eine Amplitudenabhängigkeit. Der Parametrierungsaufwand steigt somit. In den ersten Kapiteln dieser Arbeit wird auf die physikalischen und mechanischen Eigenschaften von Gummilagern eingegangen. Die untersuchten Gummilagermodelle werden genau beschrieben. Der Vergleich der Gummilagermodelle erfolgt anhand eines Gesamtfahrzeugmodells. Dieses wird mit allen drei Gummilagermodellen jeweils einmal versehen und entsprechend parametrisiert. Mit diesem Gesamtfahrzeugmodell wurden verschiedene Simulationen durchgeführt und analysiert. Dazu zählen: Elasto-Kinematik der Achsen, Simulation verschiedener Fahrmanöver wie Geradeausbeschleunigen, Lenkwinkelrampe, Lenkwinkelsprung und ähnliche, Schwellenüberfahrten, Überfahrten auf unebenen Straßen verschiedener Unebenheitsgrade, Rollgeräuschsimulation und Fahrkomfortuntersuchungen. Es erfolgten Analysen im Zeit- sowie auch im Frequenzbereich, sowie auch mit Zählverfahren um den Einfluss auf die Festigkeitsberechnung zu untersuchen. In den letzten Kapiteln wurde auf die Rechenzeit, Rechenstabilität und auf den Parametrierungsaufwand eingegangen. Ergebnis der Arbeit ist, dass das Frequency Bushing-Modell für die Gesamtfahrzeugsimulation das optimale Verhältnis von Parametrierungsaufwand zu Genauigkeit bzw. Nutzen aufweist.

In this thesis three models of elastomeric mounts, which are used for multi body simulations of full vehicle models, are investigated and compared: 1) Kelvin-Voigt model, 2) frequency bushing-model, and 3) Berg-model. These three rheological models differ in mechanical behaviour and the number of parameters. The Kelvin-Voigt model and frequency bushing-model have a frequency dependent behaviour and the Berg-model has an additional amplitude dependent behaviour. Therefore, the effort for the parameterisation process increases. In the first sections of this thesis, the physical and mechanical behaviour of rubber mounts is described. All three investigated rubber mount models are discussed in detail. The comparison of the rubber mount models is based on a full vehicle model, which is parameterised with the described rubber mount models. With this full vehicle model various simulations were performed and analysed. These include: elasto-kinematics of the axis, driving maneuvers like straight line acceleration, steering angle step/ramp input and similar, bump simulation, driving simulations on uneven road surfaces with different unevenness, rolling noise simulation, and investigation of ride comfort. All these simulations where investigated in timeand frequency domain and also with cycle-counting methods to investigate the influence on stress analysis. In the last sections of this thesis computing time, computing stability, and effort for parameterisation are compared. The result of this thesis is that for full vehicle simulations the frequency bushing-model shows the best accuracy in relation to the parameterisation effort it needs.