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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Simulation einer Deformation eines Fahrzeugstrukturmodells und eine Vorrichtung zur Durchführung einer Simulation einer Deformation eines Fahrzeugstrukturmodells.
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Zur Verbesserung der Sicherheit von Fahrzeugen ist es üblich, das Deformationsverhalten eines Fahrzeugstrukturmodells des Fahrzeugs mittels Simulationen zu untersuchen. In diesen Simulationen wird ermittelt, wie sich das Fahrzeugstrukturmodell unter Einwirkung einer äußeren Kraft verformt. Diese Simulationen umfassen insbesondere Lastfälle aus der passiven Sicherheit/Crash sowie Lastfälle, die aus dem ordnungsgemäßen und nicht ordnungsgemäßen Fahrzeugbetrieb resultieren - Stichwort Sonderereignis- und Missbrauchslasten). Diese Simulationen basieren auf der Finite-Elemente-Methode (FEM). Für die Finite-Elemente-Methode ist es erforderlich, ein Netz für das Fahrzeugstrukturmodell zu generieren. Eine Maschengröße des Netzes wird dabei in Abhängigkeit einer gewünschten Genauigkeit der Ergebnisse und der verfügbaren Rechenkapazitäten gewählt. Die zur Erstellung verwendeten Netze werden in der Regel für Modelle generiert, die auf technischen Zeichnungen basieren. Das Fahrzeugstrukturmodell besteht aus mehreren Bauteilmodellen, welche einzelne Fahrzeugbauteile nachbilden. Diese Modelle weisen Idealabmessungen auf, wie sie in den Konstruktionsentwürfen gewählt wurden. Zur Abbildung der Materialeigenschaften der Materialien des Bauteils werden Standardmaterialparameter aus Materialbibliotheken verwendet.
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Dabei wird jedoch vernachlässigt, dass die Form eines jeweiligen Bauteils des Fahrzeugstrukturmodells von den Idealabmessungen abweichen kann. In der Regel weicht beispielsweise eine reale Blechdicke oder Blechdickenverteilung eines Bauteils von einer Nennblechdicke, wie sie in einer technischen Zeichnung angegeben ist ab. Die globale Form kann dagegen mit den Abmessungen der technischen Zeichnung übereinstimmen. Diese Abweichungen können beispielsweise auftreten, wenn sich die Blechdicken des Bauteils durch das Fertigungsverfahren des Bauteils ändern. Zu weit verbreiteten Fertigungsverfahren gehören Umformverfahren. Während einer Umformung eines Bauteils kann sich die Geometrie, insbesondere die Blechdicke des jeweiligen Bauteils verändern. Die Änderung der Blechdickenverteilung kann örtlich variieren, wobei es in manchen Bereichen des Bauteils zu einer Ausdünnung und in anderen Bereichen zu einer Aufdickung der Blechdicken kommen kann. Zudem erfolgt durch die Umformung des Bauteils eine plastische Verformung des Bauteilmaterials, wodurch sich für das Bauteil eine Verformungshistorie ergibt, welche zu einer Verfestigung des Materials führt. Diese auftretende Verfestigung kann ebenfalls ortsabhängig sein. Die Verfestigung des Materials und die Änderungen der Blechdicken führen zu einer Änderung des Deformationsverhaltens des Bauteils, welches nicht durch das Idealbauteilmodell wiedergegeben werden kann. Genauere Deformationssimulationen erfordern deshalb eine Berücksichtigung der Verformungshistorien und der Formabweichungen, welche auf die Umformprozesse zurückzuführen sind. Zu diesem Zweck werden Ergebnisse von Umformsimulationen für das jeweilige Bauteil in Deformationssimulationen übertragen.
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Derzeit erfordern solche Übertragungen von Ergebnissen der Umformsimulationen in das Modell der Deformationssimulation eines Fahrzeugs mehrere manuelle Schritte. Es ist beispielsweise erforderlich, die einzelnen Bauteile manuell zu identifizieren und die Ergebnisse der Umformsimulationen in mehreren manuellen Schritten auf das Bauteilmodell für die Crash-Simulation zu übertragen. Aufgrund der höheren Rechenleistungen bei Deformationssimulationen weisen die einzelnen Bauteilmodelle oft eine gröbere Netzbeschaffenheit auf, als die Bauteilmodelle der Umformsimulationen. Es ist somit manuell erforderlich, die Ergebnisse der Umformsimulation auf das gröbere Netz der Deformationssimulation zu übertragen.
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Aus dem Stand der Technik ist beispielsweise in der
EP 0 978 444 A3 ein Verfahren zur Ermittlung der Verformungen und Spannungen einer aus Teilstrukturen bestehenden Gesamtstruktur bekannt. Dabei besteht die Gesamtstruktur aus Teilstrukturen, die zumindest aus einem in einem Umformprozess plastisch verformten Materialien bestehen. Es ist in einem ersten Verfahrensschritt vorgesehen, die Veränderung von lokalen Materialkennwerten und der lokalen Blechdicken der Teilstrukturen in dem jeweiligen Umformprozess zu ermitteln. In einem weiteren Schritt wird die Verformung der Gesamtstruktur unter Einfluss äußerer Kräfte ermittelt, wobei vor der Ermittlung der Verformung der Gesamtstruktur die veränderten lokalen Materialkennwerte sowie die örtlichen Blechdicken der Teilstrukturen auf die Gesamtstruktur abgebildet werden.
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In der
EP 1 623 287 B1 ist ein Verfahren zur Auslegung von Werkzeugen und Prozessen für die Umformtechnik offenbart. Dabei ist es vorgesehen, die Verformung eines Bauteils während eines Umformprozesses mittels einer FEM-Simulation zu simulieren. Die Simulation wird ausgehend von nominellen Simulationsparametern leicht um diese variierten Simulationsparameter wiederholt und die erzeugten Rohdaten werden gespeichert. Dadurch ist es möglich, Abweichungen in der Produktion zu berücksichtigen.
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine einfachere Übertragung von Ergebnissen aus Umformsimulationen in Deformationssimulationen, insbesondere Crash-Simulationen zu ermöglichen. Die Erfindung soll es insbesondere ermöglichen, schnelle und reproduzierbare Ergebnisse zu liefern. Zusätzlich soll dieser Prozess standardisiert unter Einbeziehung einer Qualitätskontrolle erfolgen um eine fehlerfreie Übertragung der Ergebnisse zu ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur einer Deformation eines Fahrzeugstrukturmodells mit den Merkmalen gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 1 und einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 10 gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche und der Beschreibung, sowie der Figuren.
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Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Simulation einer Deformation eines Fahrzeugstrukturmodells wobei das Fahrzeugstrukturmodell Idealbauteilstrukturmodelle umfasst, die ein jeweiliges Idealvolumenmodell und einen jeweiligen Idealmaterialparametersatz aufweisen. Das Fahrzeugstrukturmodell kann ein Fahrzeug oder ein Teil eines Fahrzeugs darstellen. Die Simulation kann insbesondere nach der Finite-Elemente-Methode erfolgen. Dabei können die Idealbauteilstrukturmodelle einzelne Fahrzeugbauteile, wie beispielsweise Stoßstangen oder Bleche nachbilden und als 3D-Objekte in dem Fahrzeugstrukturmodell angeordnet sein. Die Idealbauteilstrukturmodelle können in ihrer Geometrie durch das Idealvolumenmodell definiert sein. Dabei kann es sich bei dem Idealvolumenmodell um ein Volumen aus einer technischen Zeichnung des abzubildenden Bauteils handeln. Die jeweiligen Idealbauteilstrukturmodelle können jeweilige Idealmaterialparametersätze aufweisen, in denen das Material zusammen mit den Materialeigenschaften vorgegeben sein kann. Der Idealparametersatz kann aus einer Datenbank entnommen sein, in der mechanische Eigenschaften der jeweiligen Materialien definiert sein können, unabhängig von deren Verformungshistorie.
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Es ist vorgesehen, dass für die jeweiligen Idealbauteilstrukturmodelle nach einem vorbestimmten Identifikationsverfahren ein jeweiliger Identifikationsparameter ermittelt wird. Mit anderen Worten wird für jedes der in dem Fahrzeugstrukturmodell angeordneten Idealbauteilstrukturmodelle der jeweilige Identifikationsparameter nach dem vorbestimmten Identifikationsverfahren ermittelt, welcher eine einfache Identifikation und Charakterisierung des Idealbauteilstrukturmodells ermöglicht. Das Identifikationsverfahren kann beispielsweise eine Auslesung vorbestimmter charakteristischer geometrischer Parameter des Idealbauteilstrukturmodells umfassen, wobei einzelne Werte der geometrischen Parameter als Identifikationsparameter verwendet werden können. Nach einem vorbestimmten Ermittlungsverfahren werden für die jeweiligen Identifikationsparameter in einer Datenbank, in der mittels einer vorbestimmten Simulation generierte, umgeformte Bauteilstrukturmodelle gespeichert sind, die den jeweiligen Identifikationsparametern zugeordneten, umgeformten Bauteilstrukturmodelle ermittelt. Mit anderen Worten ist es vorgesehen, dass die ermittelten Identifikationsparameter verwendet werden, um für die jeweiligen Idealbauteilstrukturmodelle jeweilige umgeformte Bauteilstrukturmodelle aus der Datenbank umgeformter Bauteilstrukturmodelle automatisch zu ermitteln. In der Datenbank können Bauteilstrukturmodelle gespeichert sein, welche mittels einer oder mehrerer vorbestimmter Umformsimulationen umgeformt wurden und nach ihrer Umformung als umgeformte Bauteilstrukturmodelle gespeichert sein können. Die vorbestimmten Umformsimulationen können beispielsweise eine während der Herstellung des Bauteils durchzuführende Umformung simulieren. Das Idealbauteilstrukturmodell kann gemäß der vorbestimmten Umformsimulation zu dem umgeformten Bauteilstrukturmodell umgeformt werden. Die Identifikation des umgeformten Bauteilstrukturmodells, welches zu dem Idealbauteilstrukturmodell korrespondiert, kann über die jeweiligen Identifikationsparameter erfolgen, welche beispielsweise vorbestimmte Blechdicken, geometrische Größen oder vorbestimmte Werkstoffbezeichnungen umfassen können.
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Nach einem vorbestimmten Vergleichsverfahren können die Idealbauteilstrukturmodelle mit den jeweils ermittelten umgeformten Bauteilstrukturmodellen verglichen werden. Mit anderen Worten kann es vorgesehen sein, dass ein jeweiliges der Idealbauteilstrukturmodelle mit dem über den jeweiligen Identifikationsparameter ermittelten umgeformten Bauteilstrukturmodell verglichen werden kann. Dadurch kann sichergestellt sein, dass das, basierend auf den Identifikationsparametern ermittelte umgeformte Bauteilstrukturmodell dem Idealbauteilstrukturmodell entspricht. Es kann insbesondere vorgesehen sein, vorbestimmte charakteristische Geometrien der beiden Bauteilstrukturmodelle miteinander zu vergleichen und eine Ähnlichkeit zwischen beiden zu ermitteln. Ein jeweiliges der Idealbauteilstrukturmodelle des Fahrzeugstrukturmodells wird durch das jeweilige ermittelte, umgeformte Bauteilstrukturmodell ersetzt, wenn das jeweilige umgeformte Bauteilstrukturmodell ein in dem vorbestimmten Vergleichsverfahren überprüftes, vorbestimmtes Vergleichskriterium erfüllt. Mit ersetzen kann auch eine Zuordnung oder Verknüpfung des umgeformten Bauteilstrukturmodells mit dem Idealbauteilstrukturmodell gemeint sein. Mit anderen Worten ist es vorgesehen, dass die einzelnen Bauteile, die in den jeweiligen Bauteilstrukturmodellen beschrieben sind, durch die umgeformten Bauteilstrukturmodelle ersetzt oder logisch verknüpft werden, falls das vorbestimmte Vergleichskriterium durch das jeweilige Bauteilstrukturmodell erfüllt wird.
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Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass ein auf Idealannahmen basierendes Idealbauteilstrukturmodell durch ein mittels Umformsimulationen ermitteltes umgeformtes Bauteilstrukturmodell automatisch ersetzt oder mit diesem verknüpft wird. Dadurch können insbesondere geometrische Änderungen und die Umformhistorie mit den dadurch verursachten Änderungen der Materialeigenschaften übernommen werden. Die Änderungen der Materialeigenschaften und Blechdicken können beispielsweise durch einen vorbestimmten Mappingprozess erfolgen, wobei es sich um ein mathematisches Verfahren zur Übertragung von Ergebnisgrößen zwischen unterschiedlich vernetzten FEM-Modellen handeln kann, das vorbestimmte Parameter und Zuordnungsverfahren umfassen kann. Aufgrund des Austausches oder dem Hinzufügen zusätzlicher Informationen wie der Blechdickenverteilung und/oder der Verfestigung ist es ermöglicht, exaktere Ergebnisse der Simulation der Deformation des Fahrzeugstrukturmodells zu erhalten. Aufgrund des vorbestimmten Ermittlungsverfahrens können die Bauteilstrukturmodelle automatisiert ausgetauscht werden, wobei durch das vorbestimmte Vergleichsverfahren eine zusätzliche Kontrollinstanz zur Überprüfung der Zuordnung bereitgestellt wird.
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Die Erfindung umfasst auch optionale Weiterbildungen, durch die sich weitere Vorteile ergeben.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Identifikationsparameter einen dem Idealbauteilstrukturmodell zugeordneten Identifikationswert umfasst. Mit anderen Worten umfasst der Identifikationsparameter einen Wert, der dem Idealbauteilstrukturmodell zur eindeutigen Identifikation zugewiesen ist. Dabei kann es sich beispielsweise um eine Bauteilnummer, einem Bauteiländerungsindex, der die Änderungshistorie des Bauteils dokumentiert, oder einen individuellen Identifikationscode handeln.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Identifikationsparameter zumindest einen geometrischen Parameter des Idealvolumenmodells des Idealbauteilstrukturmodells umfasst. Mit anderen Worten ist es vorgesehen, dass der Identifikationsparameter einen Parameter umfasst, der eine Geometrie des Idealvolumenmodells zumindest teilweise beschreibt. Dabei kann es sich beispielsweise um Blechdicken, Lagen und/oder Größen von Bohrungen oder eine Art von Kombinationselementen zum Kombinieren des Idealbauteilstrukturmodells mit anderen Idealbauteilstrukturmodellen handeln.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Identifikationsparameter zumindest einen Materialparameter des Identifikationsparametersatzes des Idealbauteilstrukturmodells umfasst. Mit anderen Worten ist es vorgesehen, einen Materialparameter dem Identifikationsparameter hinzuzufügen, welcher eine Art oder eine Eigenschaft des Materials beschreibt, aus welchem das Idealbauteilstrukturmodell zumindest bereichsweise besteht.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass ein Materialparametersatz des umgeformten Bauteilstrukturmodells zumindest einen ortsabhängigen Materialparameter umfasst. Mit anderen Worten weist der Materialparametersatz des umgeformten Bauteils einen Materialparameter auf, welcher sich über das Bauteilmodell verändert. Es kann sich dabei insbesondere eine lokale Verfestigung eines Materials in Abhängigkeit von der Position an dem Bauteil handeln.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das vorbestimmte Vergleichsverfahren eine Ermittlung eines geometrischen Übereinstimmungsgrades zwischen dem Idealvolumenmodell des Idealbauteilstrukturmodells und dem Volumenmodell des umgeformten Bauteilstrukturmodells umfasst. Mit anderen Worten ist es in dem vorbestimmten Vergleichsverfahren vorgesehen, den Übereinstimmungsgrad zwischen der Geometrie des Idealvolumenmodells mit der Geometrie des Idealbauteilstrukturmodells zu ermitteln. Die Übereinstimmung kann beispielsweise einzelne geometrische Parameter oder einen Umfang einer Überlappung der Volumen der Volumenmodelle der beiden Bauteile handeln.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das vorbestimmte Vergleichsverfahren eine Ermittlung eines materialbezogenen Übereinstimmungsgrades zwischen dem Idealmaterialparametersatz des Idealbauteilstrukturmodells mit dem Materialparametersatz des Bauteilstrukturmodells umfasst. Mit anderen Worten wird der Materialparametersatz mit dem Idealparametersatz verglichen. Es wird somit während des vorbestimmten Vergleichsverfahrens ermittelt, wie ähnlich sich die Parameter der Materialien der beiden Bauteilstrukturmodelle sind.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass nach einem vorbestimmten Umformsimulationsverfahren eine Umformung eines Idealbauteilstrukturmodells zu dem umgeformten Bauteilstrukturmodell simuliert wird und das umgeformte Bauteilstrukturmodell in der Datenbank gespeichert wird. Mit anderen Worten ist es vorgesehen, im Rahmen des Verfahrens mittels des vorbestimmten Umformsimulationsverfahrens die Umformung des Idealbauteilstrukturmodells zu dem umgeformten Bauteilstrukturmodell zu ermitteln. Dadurch können in der Simulation des Deformationsverhaltens Bauteile verwendet werden, in denen die erfolgten Änderungen während einer Umformsimulation berücksichtigt sein können.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass ein Strukturnetz des umgeformten Bauteilstrukturmodells nach einem vorbestimmten Reduzierungsverfahren zu einem reduzierten Strukturnetz des Idealbauteilstrukturmodells transformiert wird. Mit anderen Worten ist es vorgesehen, dass das Strukturnetz, das zur Simulation des Umformverhaltens für das Bauteilstrukturmodell erstellt wurde, auf das Netz des Idealbauteilstrukturmodells für die Deformationssimulation transformiert. Die Transformation kann auch ein räumliches verschieben, Rotieren und/oder Einschwenken umfassen, wodurch auch eine Überprüfung einer geometrischen Ähnlichkeit der Bauteilstrukturen ermöglicht wird. Mit anderen Worten wird das Netz, das für die Umformsimulation ausgelegt ist, auf das Netz, das zur Simulation der Deformation verwendet wird, transformiert. Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass beispielsweise eine Maschenweite des Netzes oder eine Struktur des Netzes auf die Anforderungen der Deformationssimulation optimiert wird.
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Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft eine Vorrichtung, die zur Durchführung eines der beschriebenen Verfahren eingerichtet ist. Bei der Vorrichtung kann es sich insbesondere um eine Vorrichtung zur Durchführung von Simulationen handeln, welche beispielsweise einen Mikroprozessor oder einen Mikrocontroller umfassen kann.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar.
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Die Erfindung wird nun anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
- 1 einen möglichen Ablauf eines Verfahrens zur Simulation einer Deformation eines Fahrzeugstrukturmodells;
- 2 eine mögliche Anwendung des in 1 beschriebenen Verfahrens;
- 3 einen möglichen Ablauf eines vorbestimmten Vergleichsverfahrens; und
- 4 einen möglichen Ablauf eines Verfahrens.
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In den Figuren sind funktionsgleiche Elemente jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt einen möglichen Ablauf eines Verfahrens zur Simulation einer Deformation eines Fahrzeugstrukturmodells 1. Das Verfahren kann durch eine Vorrichtung 10 durchgeführt werden, welche einen Mikroprozessor und/oder einen Microcontroller aufweisen kann. Das Fahrzeugstrukturmodell 1 kann aus Idealbauteilstrukturmodellen 2 bestehen, welche jeweilige Bauteile eines durch das Fahrzeugstrukturmodell 1 beschriebenen Fahrzeugs nachbilden. Ein jeweiliges der Idealbauteilstrukturmodelle 2 kann ein jeweiliges Idealvolumenmodell 3 und einen jeweiligen Idealmaterialparametersatz 4 aufweisen. Das Idealvolumenmodell 3 kann die Geometrie des Idealbauteilstrukturmodells 2 beschreiben und für die Simulation der Deformation beispielsweise durch Punktwolken oder ein Netz 11, 12, 13 beschrieben sein. Der Idealmaterialparametersatz 4 kann das Material oder die Materialien, die in dem Idealbauteilstrukturmodell 2 enthalten sind, beschreiben. Es kann insbesondere die Art des Materials und dessen mechanischen Eigenschaften vorgeben. Unter anderem aufgrund der Fertigung der einzelnen Bauteile in der Realität können die in dem Idealbauteilstrukturmodell 2 definierten Idealvolumina 3 und die Idealmaterialparametersätze 4 von denen, die ein Bauteil in dem Fahrzeug aufweist, abweichen. Dies ist insbesondere darauf zurückzuführen, dass sich die Geometrie und somit das Volumenmodell 7 des Bauteils durch den Umformvorgang verändern können.
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Es können beispielsweise Blechdicken des Bauteils, das durch das Idealbauteilstrukturmodell 2 abgebildet wird, durch den Umformvorgang verändert sein. Auch führt die Materialbelastung während des Umformens zu einer Änderung der Materialeigenschaften, so dass der übliche Idealmaterialparametersatz 4, welcher auf Literaturwerten oder auf mechanischen Grundlagenversuchen basieren kann, die Änderung der Materialeigenschaften aufgrund der Umformung unter Umständen nicht ausreichend berücksichtigen kann. Dadurch kann das Fahrzeugstrukturmodell 1, das für die Simulation der Deformation verwendet werden soll, auf Annahmen basieren, die von der Realität abweichen können.
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Um die Genauigkeit des Fahrzeugstrukturmodells 1 für Deformationssimulationen erhöhen zu können, kann es vorgesehen sein, dass die einzelnen Idealbauteilstrukturmodelle 2 oder zumindest die jeweiligen Idealvolumenmodelle 3 und/oder die jeweiligen Idealparametersätze 4 durch solche ersetzt werden, welche die durch die Umformung entstehenden Abweichungen berücksichtigen. Zu diesem Zweck können in einer Datenbank 5 umgeformte Bauteilstrukturmodelle 6 gespeichert sein, welche den jeweiligen Idealbauteilstrukturmodellen 2 entsprechen, jedoch mittels einer Umformsimulation verändert wurden, um beispielsweise ein von dem Idealvolumenmodell 3 abweichendes Volumenmodell 7, und/oder einen von dem Idealmaterialparametersatz 4 abweichenden Materialparametersatz 8 zu generieren. Das durch diese Umformsimulation ermittelte, umgeformte Bauteilstrukturmodell 6 beschreibt dabei, die in den Fahrzeugen verbauten Bauteile wirklichkeitstreuer, als die Idealbauteilstrukturmodelle 2. In der Datenbank 5 können mehrere umgeformte Bauteilstrukturmodelle 6 gespeichert sein. Um herauszufinden, ob ein, einem der Idealbauteilstrukturmodellen 2 zugeordnetes umgeformtes Bauteilstrukturmodell 6 in der Datenbank 5 gespeichert ist, und um dieses zuordnen zu können, kann in einem vorbestimmten Identifikationsverfahren ein jeweiliger Identifikationsparameter 9 für ein jeweiliges der Idealbauteilstrukturmodelle 2 des Fahrzeugstrukturmodells 1 ermittelt werden. Der Idealmaterialparametersatz 4 kann beispielsweise durch einen Kennwert, welcher eine eindeutige Identifikation des Idealbauteilstrukturmodells 2 ermöglicht, identifizierbar sein, welcher dem Identifikationsparameter 9 beigefügt sein kann. Basierend auf dem Identifikationsparameter 9 kann das entsprechende umgeformte Bauteilstrukturmodell 6 des Idealbauteilstrukturmodells 2 in der Datenbank 5 ermittelt werden. Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass einem jeweiligen der umgeformten Bauteilstrukturmodelle 6 der jeweilige Identifikationsparameter 9 zugeordnet sein kann. Dadurch kann eine eindeutige Zuordnung erfolgen. Es kann auch vorgesehen sein, dass der Identifikationsparameter 9 geometrische und/oder materielle Eigenschaften des Idealbauteilstrukturmodells 2 beschreiben kann. In diesem Fall kann das zugehörige umgeformte Bauteilstrukturmodell 6 beispielsweise über charakteristische Blechdicken, Geometrien oder Materialien ausgewählt werden. Das vorbestimmte Ermittlungsverfahren kann beispielsweise eines oder mehrere umgeformte Bauteilstrukturmodelle 6 für den jeweiligen Identifikationsparameter 9 ermitteln. Um eine zusätzliche Überprüfung oder Kompatibilität der jeweiligen Zuordnungen der umgeformten Bauteilstrukturmodelle 6 zu den Idealbauteilstrukturmodellen 2, zu überprüfen, kann es vorgesehen sein, dass die Idealbauteilstrukturmodelle 2 mit den jeweils ermittelten umgeformten Bauteilstrukturmodellen 6 verglichen werden. Das vorbestimmte Vergleichsverfahren kann beispielsweise eine Ermittlung eines Übereinstimmungsgrades des Volumenmodells 7 und/oder des Materialparametersatzes 8 der beiden Bauteilstrukturmodelle 2, 6 umfassen.
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Wenn ein vorbestimmtes Vergleichskriterium in Bezug auf das umgeformte Bauteilstrukturmodell 6 erfüllt wird, kann es vorgesehen sein, dass das umgeformte Bauteilstrukturmodell 6, das Volumenmodell 7 und/oder der Materialparametersatz 8 das Idealbauteilstrukturmodell 2, das Idealvolumenmodell 3 und/oder den Idealparametersatz 4 ersetzen oder verändern. Ergibt sich eine zu starke Abweichung zwischen dem Idealbauteilstrukturmodell 2 und dem umgeformten Bauteilstrukturmodell 2, sodass das vorbestimmte Vergleichskriterium nicht erfüllt wird, kann es vorgesehen sein, dass das Idealbauteilstrukturmodell 2 nicht durch das umgeformte Bauteilstrukturmodell 6 ersetzt und/oder verknüpft wird. Kommen für den Identifikationsparameter 9 mehrere der umgeformten Bauteilstrukturmodelle 6 in Frage, kann das der ermittelten umgeformten Bauteilstrukturmodelle 6 gewählt werden, für welches eine größte Ähnlichkeit in dem vorbestimmten Vergleichsverfahren zu dem Idealbauteilstrukturmodell 2 festgestellt worden sein kann. Dabei kann es erforderlich sein, dass eine vorbestimmte Mindestanforderung an die Ähnlichkeit erfüllt sein muss, um Fehlzuordnungen zu vermeiden. Wurde in dem Verfahren für jedes der Idealbauteilstrukturmodelle 2 das Verfahren durchgeführt, um ein potentielles umgeformtes Bauteilstrukturmodell 6 zu ermitteln, kann in einem folgenden Schritt die Deformationssimulation des Fahrzeugstrukturmodells 1 durchgeführt werden.
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2 zeigt eine mögliche Anwendung des in 1 beschriebenen Verfahrens, um ein Idealbauteilstrukturmodell 2 , aufweisend ein Idealvolumenmodell 3 und einen Idealmaterialparametersatz 4 mittels des Verfahrens automatisiert zu ersetzen, anzupassen oder zu verknüpfen. Es kann vorgesehen sein, dass das Idealbauteilstrukturmodell 2 ein Netz 11 aufweist, um eine FE-Simulation zur Simulation einer Deformation eines Fahrzeugstrukturmodells 1 durchführen zu können. Das Netz 11 kann eine vorbestimmte Maschenweite aufweisen, welche für die Simulation der Deformation ausgelegt sein kann. Es kann gewünscht sein, dass der Idealmaterialparametersatz 4 des Idealbauteilstrukturmodells 2 durch einen Materialparametersatz 8 ersetzt wird, der für ein umgeformtes Bauteilstrukturmodell 6 mittels einer Umformsimulation ermittelt wurde. Dies kann erforderlich sein, um eine Verformungshistorie des Bauteils, welche die mechanischen Eigenschaften des Materials verändern kann, in der Simulation der Deformation berücksichtigen zu können. Das umgeformte Bauteilstrukturmodell 6 kann Materialparameter und ein Volumenmodell 7 aufweisen, wobei ein Netz 12 des umgeformten Bauteilstrukturmodells 6 nach vorbestimmten Kriterien zur Durchführung der Umformsimulation erzeugt sein kann. Dies kann beispielsweise die Maschenweite und/oder die Verknüpfung der Punkte betreffen. Das Netz 12 des umgeformten Bauteilstrukturmodells 6 kann sich von dem Netz 11 des Idealbauteilstrukturmodells 2 unterscheiden. Bei der Übernahme des Materialparametersatzes 8 des umgeformten Bauteilstrukturmodells 6 kann es somit erforderlich sein, die Daten entsprechend zu transformieren und auf ein Netz 13 zu übertragen. Das Netz 13 des Idealbauteilstrukturmodells 2 nach der Übernahme des Materialparametersatzes 8 kann identisch mit dem Netz 11 des Idealbauteilstrukturmodells 2 sein oder sich von diesem unterscheiden. Zur Übertragung des Materialparametersatzes 8, insbesondere örtlich abhängiger Materialwerte, kann es erforderlich sein, den Materialparametersatz 8 nach einem vorbestimmten Verfahren auf das Netz 13 zu übertragen, welches auch als Mapping bezeichnet wird. Dies kann erforderlich sein, weil das Netz 12 und die eine Ortsauflösung der lokalen, örtlich abhängigen Materialwerte in dem umgeformten Bauteilstrukturmodell 6 zu fein für eine Deformationssimulation sein können. Es kann auch vorgesehen sein, dass geometrische Veränderungen, welche durch das Umformen hervorgerufen werden und zu einer Änderung des Idealvolumenmodells 3 zu einem Volumenmodell 7 führen, übernommen werden. Letztendlich wird durch das Verfahren ein Bauteilstrukturmodell 6 für die Durchführung der Simulation der Deformation des Fahrzeugstrukturmodells 1 bereitgestellt, welches den reellen Werten näherkommt, als das Idealbauteilstrukturmodell 2.
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3 zeigt einen möglichen Ablauf eines vorbestimmten Vergleichsverfahrens zur Ermittlung einer Übereinstimmung des Idealvolumenmodells 3 des Idealbauteilstrukturmodells 2 mit dem Volumenmodell 7 des umgeformten Bauteilstrukturmodells 6. Es kann vorgesehen sein, dass das Volumenmodell 7 des ermittelten, umgeformte Bauteilstrukturmodells 6 in seiner Lage verschoben, gedreht und/oder gespiegelt wird, so dass das Volumenmodell 7 des umgeformten Bauteilstrukturmodells 6 ein möglichst großes Deckungsvolumen mit dem Idealvolumenmodell 3 des Idealbauteilstrukturmodells 2 aufweist. Liegen die beiden Volumenmodelle 3, 7 übereinander, kann beispielsweise ein Ausmaß eines abweichenden Volumens zwischen den beiden Volumenmodellen 3, 7 bestimmt werden. Auf diese Weise ist es möglich zu ermitteln, wie sehr die beiden Volumenmodelle 3, 7 übereinstimmen. Unterschiede können insbesondere aufgrund unterschiedlicher Netzgenauigkeiten und/oder Änderungen des Volumenmodells 7 des umgeformten Bauteils aufgrund der Umformsimulation hervorgerufen sein.
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4 zeigt einen möglichen Ablauf eines Verfahrens. In einem ersten Schritt S1 kann es vorgesehen sein, dass zur Simulation einer Umformung eines Idealbauteilstrukturmodells 2 eine vorbestimmte Umformsimulation durchgeführt wird. In diesem vorbestimmten Umformsimulationsverfahren kann die Umformung des Idealbauteilstrukturmodells 2 zu dem umgeformten Bauteilstrukturmodell 6 simuliert werden. Dabei können sich ein Volumenmodell 7 und/oder ein Materialparametersatz 8 ergeben, welche von dem Idealvolumenmodell 3 und/oder dem Idealparametersatz 4 unterscheiden, so dass das Idealbauteilstrukturmodell 2 von dem umgeformten Bauteilstrukturmodell 6 abweichen kann. Insbesondere kann es zu einer Materialverfestigung kommen und zu einer Änderung einzelner geometrischer Parameter, insbesondere einzelner Blechdicken. Dies betrifft beispielsweise lokale Ausdünnungen oder Aufdickungen der Bleche aufgrund der Umformung. Nach Abschluss der Umformsimulation können die umgeformten Bauteilstrukturmodelle 6 in der Datenbank 5 gespeichert werden.
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In einem Verfahrensschritt S2 kann es vorgesehen sein, ein Verfahren zur Simulation der Deformation des Fahrzeugstrukturmodells 1 vorzubereiten. Das Fahrzeugstrukturmodell 1 kann dabei die Idealbauteilstrukturmodelle 2 umfassen. Die Idealbauteilstrukturmodelle 2 können das jeweilige Idealvolumenmodell 3 und den jeweiligen Idealmaterialparametersatz 4 aufweisen. Da die Materialkennwerte der Idealbauteilstrukturmodelle 2 auf Literaturwerten beziehungsweise Entwurfsmodellen basieren, können diese von denen der real verbauten Bauteilen abweichen, so dass eine Übernahme von umgeformten Bauteilstrukturmodellen 6 zu einem realistischeren Ergebnis führen können. Um das zugeordnete umgeformte Bauteilstrukturmodell 6 identifizieren zu können, kann für jedes der Idealbauteilstrukturmodelle 2 ein Identifikationsparameter 9 ermittelt werden.
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Basierend auf diesem Identifikationsparameter 9 können in einem vorbestimmten Ermittlungsverfahren S3 die zugehörigen umgeformten Bauteilstrukturmodelle 6 in der Datenbank 5 ermittelt werden, welche jeweilige Volumenmodelle 7 und jeweilige Materialparametersätze 8 aufweisen können.
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In einem vorbestimmten Vergleichsverfahren S4 können die Idealbauteilstrukturmodelle 2 mit den jeweils ermittelten umgeformten Bauteilstrukturmodellen 6 verglichen werden.
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In einem anschließenden Schritt S5 kann, falls ein vorbestimmtes Vergleichskriterium erfüllt wird, das umgeformte Bauteilstrukturmodell das Idealbauteilstrukturmodell 2 in dem Fahrzeugstrukturmodell 1 ersetzen oder mit diesem verknüpft werden. Dabei kann dies durch ein sogenanntes Mappingverfahren erfolgen.
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In einem Schritt S6 kann das Verfahren zur Simulation der Deformation des Fahrzeugstrukturmodells 1 durchgeführt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fahrzeugstrukturmodell
- 2
- Idealbauteilstrukturmodell
- 3
- Idealvolumenmodell
- 4
- Idealmaterialparametersatz
- 5
- Datenbank
- 6
- Bauteilstrukturmodell
- 7
- Volumenmodell
- 8
- Materialparametersatz
- 9
- Identifikationsparameter
- 10
- Vorrichtung
- 11
- Netz
- 12
- Netz
- 13
- Netz
- s1 - s6
- Verfahrensschritte
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 0978444 A3 [0005]
- EP 1623287 B1 [0006]
