Virtuelle Versuchstechniken zur realitätsnahen Simulation von Betriebsfestigkeitsversuchen unter Anwendung von Regelungsstrategien auf Basis von Neuro-Fuzzy-Methoden

Eine wirtschaftliche Produktentwicklung ist durch verkürzte Entwicklungszeiten und geringe Entwicklungskosten, unter Einhaltung der Qualitäts-, Sicherheits- und Kundenanforderungen an ein Produkt bzw. Bauteil, gekennzeichnet. Der Einsatz von virtuellen Versuchstechniken unterstützt diese Forderungen und ermöglicht die realitätsnahe Simulation von Betriebsfestigkeitsversuchen mit Hilfe neuer Regelungsstrategien auf Basis von Neuro-Fuzzy-Methoden (NFM). Die Arbeit „Virtuelle Versuchstechniken zur realitätsnahen Simulation von Betriebsfestigkeitsversuchen unter Anwendung von Regelungsstrategien auf Basis von Neuro-Fuzzy-Methoden“ stellt die Möglichkeiten von virtuellen Versuchstechniken insbesondere in Bezug auf das Belastungsprogramm von ein- und mehrkanaligen komplexen Versuchsständen dar. Es wird gezeigt, wie mit Hilfe von NeuroFuzzy-Methoden Regelungsstrategien entwickelt werden bzw. zu entwickeln sind, um mittels des neuen, praxisnahen Verfahrens die Durchführung von Betriebsfestigkeitsversuchen schon in frühen Produktentwicklungsphasen zu verbessern. Zur Erprobung werden NFM-Regelungsstrategien methodisch an praxisnahen Beispielen eines 12-Kanal-Versuchsstands für Nutzfahrzeugachsen und eines 12- Kanal-Versuchsstands für Pkw-Achsen eingesetzt. Für beide Versuchsstände eignen sich NFM-Regelungsstrategien, bestehend aus Neuro-Fuzzy-Modellen als Regelung oder als Steuerung. Für den 12-Kanal-Versuchsstand für Nutzfahrzeugachsen erfolgt der Vergleich der entworfenen NFM-Steuerungsstrategie mit der entworfenen NFM-Regelungsstrategie. Die entwickelte NFM-Regelungsstrategie des 12-Kanal-Versuchsstands für Pkw-Achsen wird mit dem Iterative Deconvolution-Verfahren verglichen. Zusammenfassend wird aus diesen Erkenntnissen ein praxis nahes Verfahren für virtuelle und reale Versuchstechniken abgeleitet, das es ermöglicht, in frühen Produktentwicklungsphasen Versuche zu konzipieren und die Entwicklungszeiten bzw. -kosten für Fahrwerksbaugruppen zu reduzieren, indem die Drive-SignalIterationen wegfallen und Bauteilvarianten am virtuellen Versuchsstand analysiert werden können. Mittels Regelungsstrategien sind im Vergleich zu Steuerungsstrategien um bis zu 40 % höhere Frequenzen der Belastungs-Zeit-Funktionen möglich, d. h. Frequenzen bis zu 50 Hz darstellbar. Im Vergleich zum Iterative Deconvolution-Verfahren ist die Genauigkeit der Nachfahrgüte höher und die möglichen Vorschädigungen am Versuchsobjekt entfallen. Das praxisnahe Verfahren ersetzt die Drive-Signal-Iterationen am virtuellen Versuchsstand und liefert virtuell generierte Drive-Signale zur Verwendung am realen Versuchsstand. Für das Versuchsobjekt ergeben sich verlässliche und nahezu identische Randbedingungen in virtueller und realer Versuchsumgebung. Somit werden in frühen Produktentwicklungsphasen die Qualität der Betriebsfestigkeitsversuche und die Aussagen über das Bauteilverhalten bezüglich der Betriebsfestigkeit verbessert.