Die moderne Automobilentwicklung sieht sich immer schärferen Vorgaben bezüglich der passiven Sicherheit über diverse Crash-Lastfälle gegenüber. Gleichzeitig nimmt die Zahl der Fahrzeuge mit gemeinsamen Komponenten, im Sinne eines Baukastenansatzes, zu. Daher muss jede Komponente der Fahrzeugstruktur so ausgelegt werden, dass das Auslegungsziel für das Gesamtfahrzeug in jeder Kombination mit den anderen Komponenten erreicht wird. Um dieses Problem zu lösen, ist es erforderlich, Methoden zu entwickeln, die es ermöglichen, unter Berücksichtigung vielfältiger Randbedingungen, entkoppelte
Anforderungen an die einzelnen Strukturkomponenten abzuleiten, so dass die Erfüllung der Komponentenanforderungen in allen betrachteten Gesamtsystemen zur Zielerfüllung führen. Das Aufteilen von komplexen Systemen in Subsysteme, um jedes Subsystem separat lösen zu können und anschließend aus der Kombination der Subsystemlösungen die Gesamtsystemlösung zu generieren, ist ein zentrales Konzept im Systems-Engineering, wie beispielsweise im V-Modell dargestellt. Desweiteren ist die Fahrzeugentwicklung in der Regel auf mehrere Abteilungen
aufgeteilt, die jeweils verschiedene, miteinander interagierende Teile der Struktur verantworten. An jeden dieser Teile werden nicht nur Anforderungen aus der Crash-Auslegung gestellt, sondern auch Anforderungen hinsichtlich Akustik, Fahrdynamik, NVH, Kosten und Gewicht. In diesem Zusammenhang werden in der Fahrzeugcrashauslegung Randbedingungen generiert, deren Einhaltung hinreichend ist, um ein gewünschtes Crash-Verhalten zu erreichen. Zusammen mit entsprechenden Anforderungen aus den anderen Disziplinen wird das Fahrzeugkonzept hinsichtlich Kosten und Gewicht optimiert. Dieser Satz an entkoppelten Randbedingungen spannt einen Unterraum im Parameterraum auf, einen Hyperwürfel. Dieser Hyperwürfel ist der Lösungsraum. Dies Arbeit befasst sich hauptsächlich mit der Identifikation dieser Lösungsräume für die Fahrzeugcrashauslegung. Zunächst wird der Stand der Technik hinsichtlich vereinfachter Ersatzmodelle für die Crashberechnung und Systems Engineering diskutiert. Daraufhin wird eine Übersicht über die Kriterien für die Bewertung der Fahrzeugcrasheigenschaften gegeben. Das Konzept von Lösungsräumen wird gesondert und detailliert ausgeführt. Für das spezielle Problem der Lösungsraumberechnung für die Fahrzeugcrashauslegung werden zwei unabhängige Verfahren vorgeschlagen.
Der indirekte Ansatz stützt sich auf einen stochastischen Algorithmus, der für eine gegebene Abbildung iterativ einen Lösungsraum bestimmt. In diesem Zusammenhang wird ein geeignetes Ersatzmodell entwickelt, dass die für den Algorithmus notwendige Abbildung der funktionalen Strukturparameter auf die relevanten Zielgröÿen darstellt.
Im direkten Ansatz wird der Lösungsraum semi-analytisch hergeleitet, abhängig von Topologie und Massenverteilung der zugrundeliegenden Fahrzeugstruktur. Es wird ein mathematischer Rahmen geschaffen, innerhalb dessen das
Finden des größten Lösungsraums ein lineares, konvexes Optimierungsproblem ist. Die Ansätze werden verglichen und diskutiert. Im Anschluss wird auf der Grundlage eines Lösungsraums eine Komponentenoptimierung durchgeführt,
um das durch den Lösungsraum definierte Designziel zu erreichen. Die Optimierung wird iterativ anhand eines Submodells durchgeführt. Die Knoten des Submodells werden geführt und die zugehörigen Randbedingungen regelmäßig aktualisiert. In der Implementierung werden, entsprechend dem Stand der Technik, automatisierte Vernetzung und evolutionäre Optimierungsstrategien eingesetzt. Das resultierende Design erfüllt das vorgegebene Komponentenziel
und führt damit auch zu einer Erfüllung des Gesamtsystemziels, so wie die zugrundeliegende Theorie aus dem Systems-Engineering es fordert. Nach der Zusammenfassung, werden im Ausblick mögliche Verbesserungen, Weiterentwicklungen und Anwendungen der vorgestellten Methoden dargestellt.
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Die moderne Automobilentwicklung sieht sich immer schärferen Vorgaben bezüglich der passiven Sicherheit über diverse Crash-Lastfälle gegenüber. Gleichzeitig nimmt die Zahl der Fahrzeuge mit gemeinsamen Komponenten, im Sinne eines Baukastenansatzes, zu. Daher muss jede Komponente der Fahrzeugstruktur so ausgelegt werden, dass das Auslegungsziel für das Gesamtfahrzeug in jeder Kombination mit den anderen Komponenten erreicht wird. Um dieses Problem zu lösen, ist es erforderlich, Methoden zu entwic...
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