Institut für Fahrzeugsystemtechnik

Entwicklung einer Methode zur Bestimmung von Betriebsschwingformen der FEM-Simulation eines rollenden Reifens im Zeitbereich

  • Durch den Wandel hin zur Elektromobilität und durch immer stärker luftwiderstandsoptimierte Karosserien werden bisher maskierende Geräusche, wie das Antriebs- und das Windgeräusch, stark reduziert. Aus diesem Grund tritt das Reifengeräusch immer stärker in den Vordergrund.

     

    Zur Entwicklung geräuschärmerer Reifen ist eine möglichst genaue Kenntnis der vorliegenden Schwingformen am Reifen notwendig, die Schall in die Umgebung und Körperschall in den Innenraum abstrahlen, um Anregungen und damit Resonanzen dieser Schwingformen zu verhindern. Zur flexibleren und kosteneffizienteren Entwicklung geht der Trend hin zu einer umfassenden Entwicklung in der Simulation.

     

    Um Simulationsergebnisse validieren zu können, sollen die darin enthaltenen Betriebsschwingformen mit denen aus dem Versuch verglichen werden können. Zeitdiskrete FEM-Simulationsergebnisse eines rollenden Reifens liegen in Lagrangescher Betrachtung vor, während die Daten einer realen Messung mittels eines Laser-Doppler- Vibrometers einer Eulerschen Betrachtung entsprechen.

     

    Um Mess- und Simulationsergebnisse vergleichbar zu machen sowie um identische Analysemethoden anwenden zu können, wird im Rahmen der vorliegenden Arbeit eine Methode entwickelt, um mit Hilfe einer virtuellen Laser-Doppler-Vibrometer-Messung die Simulationsergebnisse in eine Eulersche Betrachtung umzuwandeln. Die so bestimmten Schwingungsdaten können durch eine Spektralanalyse im Frequenzbereich oder durch eine Filtermethode im Zeitbereich auf enthaltene Betriebsschwingformen untersucht werden. Im Anschluss werden die Ergebnisse grafisch aufbereitet, wodurch eine Identifizierung der Schwingformen erfolgen kann.

     

    Anhand analytischer Testdaten wird die Methode verifiziert sowie an einem Simulationsmodell eines realen Reifens validiert und zur Schwingformbestimmung eingesetzt. Die Methode ist dabei so gestaltet, dass sie nicht auf die Analyse rollender Reifen beschränkt, sondern auf beliebige Strukturen übertragbar ist.