CAE-Methoden in der Fahrzeugtechnik

von: Martin Meywerk

Springer-Verlag, 2007

ISBN: 9783540498674 , 357 Seiten

Format: PDF, OL

Kopierschutz: Wasserzeichen

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Preis: 89,99 EUR

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CAE-Methoden in der Fahrzeugtechnik


 

Vorwort

8

Inhaltsverzeichnis

9

1 Einleitung

13

2 Rechnergestützte Methoden

19

2.1 CAx-Methoden

19

2.2 Computer

26

3 Modellbildung

29

3.1 Physikalische Modellbildung

29

3.2 Geometrische Modellbildung

35

3.2.1 Geometrische Aufbereitung

35

3.2.2 Physikalische Modifikation

38

3.3 Mathematische Modellbildung

40

4 Partielle Differentialgleichungen und Diskretisierungsmethoden

45

4.1 Klassifikation partieller Differentialgleichungen

45

4.2 Diskretisierungsprinzipe

49

4.2.1 Schwache Formen

49

4.2.2 Methode der gewichteten Residuen

51

4.2.3 Finite-Differenzen-Methode

52

4.2.4 Finite-Volumen-Methode

53

4.2.5 Begriffe

56

4.2.6 Smoothed-Particle-Hydrodynamic-Methode

58

4.2.7 Moving-Least-Square-Approximation

60

4.2.8 Äußere Approximation (Trefftz-FEM)

60

4.2.9 Randelemente-Methode

62

5 Wärmeleitung, Temperaturstrahlung, Konvektion, Diffusion

67

5.1 Wärmeleitung

69

5.2 Temperaturstrahlung

75

5.3 Konvektion

78

5.4 Diffusion

79

5.5 Plausibilitätsbetrachtungen

80

6 Dynamik starrer Körper

83

6.1 Kinetik des starren Körpers

85

6.2 Kinetische Energie des starren Körpers

88

6.3 Elemente von Starrkörperprogrammen

93

6.4 Orientierung starrer Körper

94

6.5 Aufstellen und Lösen der Gleichungen

100

6.5.1 Aufstellen der Bewegungsgleichungen

100

6.5.2 Lsen der Gleichungen

101

7 Statik und Dynamik deformierbarer Körper

105

7.1 Grundlagen der Elastizitätstheorie

105

7.1.1 Der dreiachsige Spannungszustand

106

7.1.2 Der ebene Spannungszustand

113

7.1.3 Kinematik des verformbaren Körpers

115

7.1.4 Hauptachsen und Invarianten

119

7.1.5 Kompatibilitätsbedingungen

120

7.1.6 Stoffgesetz

121

7.1.7 Formänderungsenergie

125

7.2 Elemente und Elementmatrizen

127

7.3 Beispiele

129

7.3.1 Spannungsberechnung

130

7.3.2 Eigenschwingungen

133

8 Finite-Elemente-Vernetzungen

135

8.1 Finite-Elemente-Typen

135

8.2 Numerische Integration (Quadratur)

138

8.3 Spannungsberechnung

142

8.4 Elementqualität

142

8.5 Beispiele

142

8.6 Abschätzungen

148

9 Crashberechnung und Insassensimulation

153

9.1 Einf¨uhrung

153

9.2 Elasto-Plastizität

157

9.3 Kontaktalgorithmen

163

9.4 Weitere Aspekte

165

9.4.1 Hourglass-Moden

165

9.4.2 Zeitschritt

167

9.4.3 Crashprogramme

168

9.5 Insassensimulation

169

9.6 Beispiele

172

9.7 Praktische Hinweise

177

10 Akustik

181

10.1 Einführung

181

10.2 Berechnungsmethoden

184

10.2.1 Theoretische Grundlagen

184

10.2.2 Rayleighsche Integralmethode

188

10.2.3 Boundary-Element-Methode

192

10.2.4 Finite-Elemente-Methode

197

10.2.5 Statistische Energie-Analyse

199

10.2.6 Ray-Tracing-Methode

211

10.3 Praktische Hinweise

213

11 Statik, Dynamik, Betriebsfestigkeit von Rohkarosserien

215

11.1 Statik von Rohkarosserien

216

11.2 Dynamik von Rohkarosserien

220

11.3 Vorhersage der Lebensdauer

223

12 Strömungssimulation

225

12.1 Motoren

225

12.2 Außenaerodynamik

228

12.3 Klimatisierung

229

12.4 Ladungswechselberechnung

230

13 MKS-Modelle

247

13.1 Ventilsteuerung und Antriebsstrang

247

13.2 Fahrdynamik

249

14 Fahrbahn-Fahrzeug-Interaktion

257

14.1 Reifenmodelle

257

14.2 Nachgiebige Fahrbahn

269

15 Nichtlineare Optimierung

277

15.1 Grundlagen

277

15.2 Suchstrategien

289

15.2.1 Jacob-Suchverfahren

289

15.2.2 Simplex-Verfahren

291

15.2.3 Monte-Carlo-Verfahren

293

15.3 Newton- und Gradienten-Verfahren

294

15.4 Verfahren der zulässigen Richtungen und SQP-Verfahren

297

15.5 Evolutionäre Algorithmen

297

15.6 Ganzzahlige Optimierung

301

15.7 DOE und RSM

303

15.8 Neuronale Netze

314

15.9 Multikriterielle Optimierung

316

15.10 Beispiele

320

15.10.1 Crashberechnung

320

15.10.2 Parameteridentifizierung

322

15.10.3 Rückhaltesysteme

323

15.10.4 Sicken- und Topologieoptimierung

325

16 Phänomene nichtlinearer dynamischer Systeme

331

16.1 Singuläre Punkte und invariante Mannigfaltigkeiten

332

16.2 Bifurkationen

340

16.3 Super- und subharmonische Schwingungen

349

16.4 Attraktoren und deterministisches Chaos

352

Literaturverzeichnis

359

Sachverzeichnis

365