Integration eines dynamischen Menschmodells in die NVH-Analyse des Gesamtfahrzeugs

摘要

In der Automobilentwicklung haben erhohte Anforderungen an Leichtbau und Komfort sowie verkurzte Entwicklungszyklen und Kostenziele zu deutlichen und notwendigen Verbesserungen in den numerischen Verfahren gefuhrt. Eine besondere Herausforderung bei der Fahrzeugentwicklung mittels numerischer Simulation stellt die Prognose des Schwingungskomforts des Passagiers dar, da hierbei nicht nur der Mensch sondern auch die Sitzstruktur mit ihren nichtlinearen und frequenzabhangigen Eigenschaften zu berucksichtigen ist. Im Laufe der letzten Jahre konnte unter Verwendung des FE-Mensch-Modells CASIMIR eine hybride Methode entwickelt werden, welche die realen Eigenschaften des Mensch-Sitz Systems, quantifiziert durch Schwingungsform und Ubertragungsverhalten gut wiedergibt. Diese Substruktur beantwortet offene Fragestellungen zum Schwingungskomfort aber nur zum Teil, da eine umfassende Aussage nur in Kombination mit dem Gesamtfahrzeug moglich ist. Die Einbindung des belegten Sitzes in das Gesamtfahrzeug ist grundsatzlich durchfuhrbar, erhoht aber den Rechenaufwand fur NVH-Analysen dramatisch. Grund hierfur ist, dass in einem ersten Schritt der eigentlichen linearen NVH-Simulation der nichtlineare Einsitz-Vorgang vorgeschaltet werden muss. Aus diesem Grund wird das Verhalten des belegten Sitzes auf die fur das Gesamtverhalten relevanten Freiheitsgrade sowie Auswertestellen in Form einer frequenzabhangigen Matrix kondensiert. Die Integration im Gesamtfahrzeug erfolgt uber die Anbindung an den realen Koppelstellen, d.h. uber Sitzschiene, Fusse und Hande. Dies ermoglicht die Analyse des Gesamtfahrzeugs mit einem schwingenden Mensch-Sitz-System. Zusatzlich kann fur die in der Matrix hinterlegten Auswertestellen wie z.B. Kopf, Torso das Schwingungsverhalten direkt bestimmt werden und damit eine Bewertung zum Kornfort erfolgen. Uber eine Erweiterung im Post-Processing ist es letztlich auch moglich das Gesamtverhalten visuell zu analysieren. Unter Verwendung der beschriebenen Methodik werden die Auswirkungen verschiedener Personengrossen und -gewichte sowie unterschiedlicher Sitzeinstellungen untersucht. Die Interpretation der hieraus resultierenden Ergebnisse soll in der Zukunft dazu verwendet werden, diejenigen Percentile zu identifizieren, welche zwingend zur Komfortbewertung betrachtet werden mussen. Im Rahmen dieses Artikels wird kurz die Methodik sowie die ersten Ergebnisse der Percentile f05, m50 und m95 fur verschiedene Anregungsszenarien prasentiert.