FEM und Modellreduktion - Vergleichsstudie des Doorslams mit Kontaktberücksichtigung

Abstract

Die vorliegende Diplomarbeit beschäftigt sich mit dem Vergleich einer modal reduzierten Struktur und der nicht reduzierten Struktur am Beispiel einer dynamischen Simulation mit Kontaktbeücksichtigung innerhalb der Struktur. Bei der dynamischen Simulation handelt es sich um das Türzuschlagen (Doorslam) einer Fahrzeugtüre mit besonderer Berücksichtigung der Dichtung. Für die Berücksichtigung des internen Kontakts in der reduzierten Struktur, wird das am Engineering Center Steyr (ECS) entwickelte Tool MAMBA verwendet. Die Referenzrechnung erfolgt mittels des FE-Programmes Abaqus-Explicit. Zunächst wird auf die Grundlagen der Mehrkörpersystemdynamik (MKS) eingegangen. Anschließend folgt ein Vergleich verschiedener Reduktionsmethoden und einige Besonderheiten zur nichtlinearen expliziten Finite-Elemente (FE) Berechnungsmethode. Im Anwendungsteil werden zuerst einige problemrelevante Vorbetrachtungen erläutert, bevor das eigentliche Beispiel des Doorslams im Detail erläutert wird. Abschließend erfolgt die detaillierte Betrachtung der Schädigung aufgrund Ermüdung sowie die Auswertung der Dichtung über ihre Länge. Dabei zeigt sich, dass die mittels FEMFAT berechnete Schädigung deutlich mit ihrer Referenzlösung korreliert und somit eine gute Alternative für dynamische Simulationen mit Kontaktberücksichtigung darstellt. Schlagwörter: Modellreduktion, MAMBA, FEMFAT, Türzuschlag, Kontakt

This diploma thesis compares an order reduced structure with a non-reduced structure in a dynamic simulation with consideration of contact within the structure. The doorslam of a vehicle door serves as an example for the highly dynamic simulation, taking into account the provision of the sealing (weather strip)Mamba, developed at Engineering Center Steyr (ECS), is the tool used to observe the internal contact. The reference calculation is carried out by the FEA software Abaqus-Explicit. First, the basics of multibody dynamics are explained, followed by a comparison of different model order reduction methods. Then, some noteworthy aspects of nonlinear explicit Finite-Element methods are lined up. The application part presents possible outlooks and eventually describes the performance of the doorslam. As a conclusion the fatigue damage is scrutinized and an evaluation of the sealing over its length is carried out. This clearly shows that the fatigue-damage calculated by FEMFATof the simulations done with MAMBA correlates with the reference solution and thereby it can be seen as a good alternative for dynamic simulations. Tags: Model Order Reduction, MAMBA, FEMFAT, Doorslam, Contact