Akustiksimulation

Share on facebook
Share on twitter
Share on linkedin
Share on xing
Share on whatsapp
Share on email
Share on print

Akustiksimulation

Share on facebook
Share on twitter
Share on linkedin
Share on xing
Share on whatsapp
Share on email
Share on print
jaguar-xj-2010

(DE_2_2011_302SIM_LMS_2S_to)
@LF: Akustiksimulation
@DZ: Effektive Kombination von Test und Simulation bei Jaguar
@T: Optimierung mehrerer Fahrwerkseigenschaften
@A: Tom Aerden, Thomas Otto
@V:Ein Jaguar soll Leistung, Stil, Qualität und – das ist am wichtigsten – Fahrdynamik und Komfort verkörpern. Um dieses Leistungsniveau zu erreichen, verbanden die Expertenteams von Jaguar und LMS einen multiattributiven Prozess zur Fahrwerksoptimierung mit einem innovativen testbasierten Reifenmodell von LMS. Mithilfe dieses Ansatzes, bei dem mehrere Produkteigenschaften gleichzeitig optimiert werden, konnte Jaguar den Konstruktionsprozess verbessern und die Anforderungen an die Abrollgeräusche des neuen XJ erfüllen, ohne beim Fahrverhalten Abstriche machen zu müssen.

@L:2009 kam die achte Generation des XJ auf den Markt. Der neue XJ bricht mit vielen gestalterischen Jaguar-Traditionen und sein Design wird von Jaguar selbst als „bislang mutigste Interpretation“ beschrieben. Die neue Baureihe X351 orientiert sich nicht mehr an ihren Vorgängern, sondern am XF, nicht nur äußerlich, sondern auch technisch, was zum Beispiel der in beiden Modellen vorhandene Jaguar Drive Selector oder der multifunktionale Touchscreen zeigt.
Das neue adaptive Fahrwerk, das bei allen XJ-Modellen zur Serienausstattung gehört, passt die Dämpfung kontinuierlich an die Fahrbedingungen an – anders als bei herkömmlichen passiven Systemen zur Dämpferregelung, bei denen nur die Wahl zwischen weicher Regelung für mehr Fahrkomfort und einer härteren Einstellung für besseres Handling besteht.
Im Rahmen der Neuentwicklung der Baureihe X351 sollte nun die Konstruktion des Fahrwerks optimiert werden, um die NVH-Geräusche in der Fahrgastzelle bei gleichzeitigem Erhalt des ausgezeichneten Fahrverhaltens zu verringern – keine leichte Aufgabe, denn der XJ war bereits extrem leise. Was die Aufgabe noch erschwert: Aus der Optimierung von Fahrverhalten und Fahrkomfort und der Minimierung von Abrollgeräuschen ergibt sich oft ein Zielkonflikt.
In der Vergangenheit wurden die Abrollgeräusche anhand herkömmlicher Prototypentests zu einem späten Entwicklungszeitpunkt reduziert. Es kam jedoch oft vor, dass sich der Geräuschpegel dann nicht mehr wesentlich senken ließ, da aufgrund des zeitraubenden Verfahrens nach dem Trial-and-Error-Prinzip die Zeit nur für die Analyse weniger Alternativen ausreichte und die Vorgaben der für das Fahrverhalten zuständigen Abteilung eingehalten werden mussten.

@ZT:Das gesamte Fahrzeug im Modell
@L:Jaguar entschied sich für die Zusammenarbeit mit LMS Engineering Services. Im Zentrum des Gemeinschaftsprojekts stand die systematische, multiattributive Optimierung des Fahrwerks. Für diesen Prozess mussten Modelle des Gesamtfahrzeugs erstellt werden, damit sich verschiedene Produkteigenschaften in punkto Abrollgeräusch und Fahrverhalten berechnen ließen. Dabei legten die Ingenieure Wert auf ein ausgewogenes Verhältnis, um die gefragten Markenwerte von Jaguar umzusetzen.
Die Abrollgeräusche wurden anhand einer hybriden Darstellung aus test- und simulationsbasierten Untermodellen nach dem Baukastenprinzip modelliert. Diese wurden in LMS Virtual.Lab Noise and Vibration anhand eines auf der Übertragungsfunktion (Frequency Response Function, FRF) beruhenden Substrukturverfahrens zusammengesetzt. Den Hilfsrahmen des Chassis (einschließlich aller Aufhängungsstreben) und die einzelnen Lenker stellten die Entwickler im Rahmen von Finite-Elemente-Modellen (FEA-Modellen) als flexible Körper dar. Um die Berechnungseffizienz zu erhöhen, wurden diese FEA-Modelle auf modale Darstellungen reduziert. Die Karosserie (Rahmen, Türen, Seitenverkleidungen usw.) wurde anhand einer testbasierten Darstellung – erstellt aus FRF-Messungen durch LMS Test.Lab – abgebildet. Nun ging es darum, ein testbasiertes NVH-Reifenmodell abzuleiten.

@ZT:Innovatives testbasiertes Reifenmodell
@L:In der Fahrzeugbranche sind exakte Darstellungen der durch die Fahrbahn auf die Fahrzeugstruktur wirkenden Kräfte unverzichtbar. Diese Kräfte bleiben unabhängig von der Konstruktion der Aufhängung oder der Karosserie identisch. Um diese Anforderung zu erfüllen, entwickelten die Ingenieure von LMS ein NVH-Reifenmodell. Anhand physikalisch korrekter Darstellungen der Reifen lässt sich Körperschall im Blick auf Abrollgeräusche zu einem frühen Zeitpunkt in der Fahrzeugentwicklung genau berechnen, wenn noch keine Prototypen zur Verfügung stehen, um die Kräfte oder die resultierenden Geräusche zu messen.
Übliche Verfahren zur Lösung von Abrollgeräuschproblemen umfassen das Aufbringen von experimentellen Spindelkräften oder vertikalen Verschiebungsformen auf die Reifenaufstandsfläche. Keines der Verfahren ist dabei optimal, was die Genauigkeit oder die Abhängigkeit der Eingabeparameter von den Eigenschaften der Aufhängung betrifft. Für eine exakte Bewertung der Konstruktion ist ein invariables Input erforderlich, das die Messergebnisse aus der Fahrgastzelle reproduzieren kann.
Deshalb hat LMS ein neues NVH-Reifenmodell entwickelt, das aus Versuchsdaten und Verschiebungsformen der Reifenaufstandsfläche mit drei Freiheitsgraden abgeleitet wurde. In Verbindung mit einem Fahrzeugmodell lassen sich Abrollgeräusche bis zu einer Frequenz von 300 Hz exakt berechnen, sodass konstruktive Änderungen der Aufhängung und der Karosserie virtuell getestet werden können. Um die Höchstgrenze von 300 Hz des Zielfrequenzbereichs zu erreichen, berücksichtigt das NVH-Reifenmodell von LMS akustische Effekte im Fahrzeuginnenraum und die Elastizitätseffekte der Felge.
Reifenhersteller stellen OEMs der Fahrzeugbranche üblicherweise Modalmodelle zur Verfügung. Effekte wie zum Beispiel die Elastizität der Felge und akustische Effekte des Innenraums gehören jedoch nicht dazu. In vollständig vernetzte FE-Modelle werden diese Effekte einbezogen. Große Genauigkeit ist jedoch schwer umzusetzen, insbesondere für Fahrzeughersteller, die meist nicht über exakte Konstruktionsgeometrien oder Materialeigenschaften verfügen.
„Aus diesen Gründen ist ein experimentell abgeleitetes NVH-Reifenmodell ein attraktiver Ansatz, um Körperschall im Blick auf Abrollgeräusche zu einem frühen Zeitpunkt der Fahrzeugentwicklung genau zu analysieren“, erläutert Joris Van Herbruggen, Leiter Fahrzeugentwicklung bei LMS Engineering Services. „Wenn das NVH-Reifenmodell mit Darstellungen für Verschiebungsformen, den Hilfsrahmen, die Karosserie und das Fahrwerk in einem Modell des Gesamtfahrzeugs kombiniert wird, können Abrollgeräusche am Fahrersitz sowie auf den Vorder- und Rücksitzen der Fahrgäste im Fahrzeuginnenraum für Frequenzen bis zu 300 Hz exakt berechnet werden.“

@ZT:Multiattributive Optimierung für erstklassige Ergebnisse
@L:Bei einem ähnlichen Projekt erstellten LMS und Jaguar gemeinsam ein Modell des Gesamtfahrzeugs für Fahrverhalten und Fahrkomfort. Ziel war, das Fahr- und Lenkverhalten bei stationärer Kreisfahrt, Lenkwinkelsprung, doppeltem Spurwechsel und anderen Fahrmanövern zu berechnen. LMS Virtual.Lab Optimization hat diese Modelle anhand von Design of Experiments (DoE) genau angepasst, um die besten Fahrwerksparameter für Abrollgeräusche sowie für Fahrverhalten und Fahrkomfort mit Blick auf Lagersteifigkeit, Schwingungsfrequenzen und lokale Steifigkeit an den Verbindungspunkten der Aufhängung an den vorderen und hinteren Hilfsrahmen zu bestimmen.
„Tausende unterschiedliche Kombinationen von Fahrwerksparametern wurden im Rahmen dieses multiattributiven Optimierungsprozesses analysiert, um anhand einer Zielkurve optimierte Abrollgeräusche zu ermitteln. Gleichzeitig sollte das Fahrverhalten innerhalb der Vorgaben bleiben. Im Endergebnis erhielten wir eine Reihe modifizierter Fahrwerksparameter. Die berechneten Schallpegel der Abrollgeräusche lagen um 2 dB niedriger“, so Joris Van Herbruggen.
„Dank des Know-hows und der pragmatischen Herangehensweise der Fachleute von LMS Engineering Services können die Entwickler von Jaguar dieses zukunftsweisende Arbeitsergebnis durch den Technologietransfer aus diesem Projekt auch für künftige Entwicklungsprojekte nutzen. Wir werden weiterhin auf die Lösungen von LMS setzen, um für unsere Kunden unser Markenversprechen auch bei der nächsten Generation von Luxusfahrzeugen zu erfüllen“, sagt Faruk Turgay, Leiter Fahrzeug NVH bei Jaguar Land Rover.            to

KENNZIFFER: DEM21446

(BILDER zu jaguar_xj)@BU: 2009 wurde der neue Jaguar XJ vorgestellt. Drei Motorvarianten mit 275 PS (Diesel) sowie V8 mit 385 beziehungsweise 510 PS (Kompressor) bieten geballte Kraft, die sportlich, aber kultiviert auf die Straße gebracht werden soll.

(CRW_2298.jpg) UND/ODER (CRW_2313.jpg)@BU:Tests zur Fahrwerks- und Akustikauslegung des neuen XJ ergänzen die virtuelle Produktentwicklung.

(Jac1.jpg)@BU:Fahrzeug-Modellaufbau zur Analyse in LMS Virtual.Lab.

Bilder: Jaguar / LMS

Share on facebook
Facebook
Share on twitter
Twitter
Share on linkedin
LinkedIn
Share on xing
XING
Share on whatsapp
WhatsApp
Share on email
E-Mail
Share on print
Drucken

Ihre Meinung zum Artikel

Abonnieren
Benachrichtige mich bei
guest
0 Comments
Inline Feedbacks
View all comments

Andere Leser haben sich auch für die folgenden Artikel interessiert

Minitec feiert in diesem Jahr 30-jähriges Jubiläum und expandiert. Der deutsche Hersteller von Montagetechnik hat die Berliner Unternehmen W&P Geat GmbH und W&P Wolf & Partner GmbH übernommen. Die langjährigen Partnerunternehmen sollen die Präsenz von Minitec in den ostdeutschen Bundesländern und in Polen stärken.

Redaktionsbrief

Tragen Sie sich zu unserem Redaktions-Newsletter ein, um auf dem Laufenden zu bleiben.

Wir wollen immer besser werden!

Deshalb fragen wir SIE, was Sie wollen!

Nehmen Sie an unserer Umfrage teil, und helfen Sie uns noch besser zu werden!

zur Umfrage

Aktuelle Ausgabe

Topthema: Neue Software-Plattform für die Messtechnik

GOM Inspect Suite

Mehr erfahren

Tragen Sie sich jetzt kostenlos und unverbindlich ein, um keinen Artikel mehr zu verpassen!

* Jederzeit kündbar

Entdecken Sie weitere Magazine

Schön, dass Sie sich auch für weitere Fachmagazine unseres Verlages interessieren.

Unsere Fachtitel beleuchten viele Aspekte der Digitalen Transformation entlang der Wertschöpfungskette und sprechen damit unterschiedliche Leserzielgruppen an.