A numerical-based design approach for automotive space-frame structures considering their crash behaviour

Im Entwicklungsprozess für moderne Fahrzeugkarosserien wird Computer Aided Engineering (CAE) heute umfassend eingesetzt. Die Genauigkeit dieser Ergebnisse hängt sehr stark von der Qualität der Eingabedaten ab. Da in der Konzept-Design-Phase Daten für die Fahrzeugauslegung kaum vorliegen, ist die Anwendung von CAE hier begrenzt. Im Rahmen dieser Dissertation wird ein wissensbasierter Ansatz für die crash-relevante Auslegung von profillastigen Karosseriestrukturen entwickelt und vorgestellt. Die Wissensbasis, auf der dieser Design-Ansatz basiert, greift auf Ergebnisse von zwei Sets von numerischen Experimenten, die während dieser Arbeit durchgeführt wurden, zurück. Im ersten Set werden Finite Elemente (FE) Simulationen für zwei Referenzfahrzeuge in klassischer Bauweise sowie für unterschiedliche Crash-Szenarien durchgeführt. Die dabei herausgefundenen Tendenzen des Verformungsverhaltens dieser Fahrzeuge werden als Basis für die Definition der Design-Ziele einer neuen Karosserie verwendet. Das zweite Set beschäftigt sich mit Simulationen von Komponenten der profillastigen Karosseriestrukturen. Auf Basis der Ergebnisse dieser Simulationen werden verschiedene analytische Methoden bewertet, die für die Vorhersage des Verhaltens der Karosseriekomponenten unter Crash-Lasten vorhanden sind. Regression Analyse wird auf die Berechnungsergebnisse durchgeführt und davon werden Gleichungen entwickelt, die als Mittel für den Entwurf der Karosseriekomponenten unter Berücksichtigung ihrer Crashfähigkeit angewendet werden können. Abschließend wird der wissensbasierte Ansatz auf Basis eines urbanen Micro-Elektro-Fahrzeugs für den Frontal-Aufprall demonstriert und validiert.