DE2730914A1

DE2730914A1 - Verfahren zur simulation dynamischer belastungen und vorrichtung zur durchfuehrung derselben

Info

Publication number: DE2730914A1
Application number: DE19772730914
Authority: DE
Inventors: Guntram Dipl Ing Huber; Walter Dr Ing Schmid
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1977-07-08
Filing date: 1977-07-08
Publication date: 1979-01-25
Also published as: GB2000872B; FR2396968B1; IT7850126A0; SE7807646L; IT1105493B; US4182190A; FR2396968A1; GB2000872A

Description

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Dairaler-Benz Aktiengesellschaft __ j _ Daini 1 1 22k/k Stuttgart-UntertUrkheim 7. Juli 1977

Verfahren zur Simulation dynamisehör Belastungen und Vorrichtung zur Durchführung derselben

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Simulation dynamischer Belastungen an Bauteilen, insbesondere an Kraftfahrzeug-Karosserien mit Einleitung von Zug-, Druck- und/ oder Torsionakräften längs, quer und/oder lotrecht zur Fahrtrichtung, und auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Beispielsweise zur Simulation eines Schlechtwegdauerlaufs eines Fahrzeugs auf einem Prüfstand wird die tatsächliche Belastung der Räder, Achsen, Karosserie usw. bei einer Fahrt auf einer Prüfstrecke gemessen und die entsprechenden Signale z.B. auf Magnetband gespeichert. Auf dem Prüfstand werden diese Signale wieder in Bewegungen umgewandelt, welche daa Fahrzeug möglichst gleich belasten sollen wie bei der Fahrt. Dynamische KrMfte, welche auf das Fahrzeug - über dessen Rüder bzw. Radnaben - quer oder lotrecht zur Fahrtrichtung einwirken, sind unschwer zu simulieren. Quasi statische Kräfte hingegen, die über relativ lange Zeit z.B. ohne PolaritHtswechsel einwirken z.B. Wege, die sich bei der Simulation von Überlagerten Bremsvorgängen bei realer Darstellung der Belastung längs der Fahrtrichtung ergeben, stehen am Prüfstand Jedoch nicht zur Verfügung. Abhilfe wäre im Falle eines Fahrzeuges möglich, wenn entweder die Fahrzeugkarosserie festgehalten würde - dies ergäbe Jedoch Belastungen an Stellen, die bei der Fahrt auf der Prüfstrecke nicht oder anders auftreten; also Verfälschungen - oder das Fahrzeug über längere Strecken entsprechend beschleunigt oder verzögert würde, was auf begrenztem Prüfstand ebenfalls nicht möglich ist.

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Es ist Aufgabe der Erfindung, das bekannte Verfahren zur Simulation dynamischer Belastungen so zu verbessern, daß auch statische Kräfte dem Bauteil auf dem Prüfstand zufuhrbar sind. Es ist weiterhin Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens zu schaffen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß für wenigstens eine eingeleitete Kraft der niederfrequente Anteil des Signals abgetrennt, abschnittweise auf höhere Frequenzen transformiert und dem zu belastenden nauteil zeitlich versetzt zugeführt wird.

Da Wege bei schwingender Belastung bei gegebener Beschleunigung, aus der die Bolastungskrjifte resultieren, sich umgekehrt proportional zum Quadrat der Frequenz verhalten, kann auf diese Weise eine vergleichbare Belastung der Fahrzeugstruktur bei annehmbar kleinen Wegen simuliert werden. Es ist lediglich darauf zu achten, daß Hesonanzerscheinungen nicht unnatürlich stark über- bzw. unterbetont werden, indem z.B. die hochtransformierten Frequenzen immer noch unter der niedrigsten Resonanzfrequenz des zu untersuchenden Bauteils bleiben. Höherfrequente Belastungsariteile werden als "dynamische KrMfte" und niederfrequente Anteile als "statische Kräfte" bezeichnet.

Bei einem bevorzugton Verfahren ist vorgesehen, daß die Taktperlode, d.h. die Dauer des Tranef orraat ionsabsclini t ts , konstant ist. Dies ermöglicht einen etwas einfacheren Aufbau einer Prüfvorrichtung. Es ist aber auch möglich, die Taktperiode variabel zu halten, beispielsweise, um bei großen Belastungen durch ein anderes Frequenzverhältnis das dauernde Erreichen der Endpunkte der Stellglieder zu vermeiden.

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Eine Erhöhung der Frequenz bedingt auch Kompression und damit zeitliche Versetzung der Kraftangriffsdauer. Hei einer bevorzugten Arbeitsweise des Verfahrens erfolgt die zeitliche Versetzung so, daß Transfonnationsabsclmitt bzw. Taktperiode und zeitliche Versetzung gleichzeitig enden.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist so aufgebaut, daß für jede in einer Richtung eingeleitete Kraft ein Hochpaß und parallel dazu ein Tiefpaßfilter mit einem Tranformationsglied vorgesehen sind, daß weiterhin ein Summierglied mit einem invertierenden und zwei nicht invertierenden Eingängen vorgesehen ist, wobei der Ausgang des Hochpaßfilters mit dem einen nichtinvertierenden Eingang und der Ausgang des Transformationsgliedes wechselweise mit dem anderen nicht invertierenden bzw. invertierenden Eingang verbunden ist und der Ausgang des Summiergliedes über einen Verstärker auf das Stellglied führt. In der Hegel wird als Transformutionsglied eine Rechenanlage eingeschaltet sein, die dem Tiefpaß nachgeschaltet ist und entweder dem Summierglied im Direktbetrieb vorgeschaltet ist oder unter Mitverwendung der Signale der dynamisch wirkenden Kräfte ein Signal errechnet und auf Band speichert, welches dem am Ausgang des Summiergliedes im Direktbetrieb erscheinenden Signal entspricht. Bei beiden Betriebsarten ist vorgesehen, daß der Signalanteil am Ausgang des Transformationsgliedes umgepolt wird, wenn das Stellglied am einen oder anderen Endpunkt seines Hubbereichea ankommt; im einen Fall durch direkte Rückmeldung der Endstellung, im anderen Fall durch Vorausberechnung der Reaktion des Stellgliedes auf die Steuer-Signale.

In der Zeichnung ist das erfindungsgemäße Verfahren und eine

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- (p - Palm 1 1 22*»Λ

Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens schematisch dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 die einzelnen Verfahrensachritte und

Fig. 2 eine Vorrichtung.

In Fig. 1 ist das Verfahren im einzelnen dargestellt. Angenommen ist die auf eine Radnabe wirkende Kraft längs der Fahrtrichtung. Im Diagramm a ist das auf der Prüfstrecke gemessene und auf Band gespeicherte Signal der Amplitude über der Zeit während eines Dremsvorganges schematisch dargestellt .

Die hochfrequenten Schwingungen sind als Dreieckspannung konstanter Frequenzen angenommen, überlagert von einer durch die Bremswirkung hervorgerufenen niederfrequenten trapezfb'rmigen Spannung, als unterbrochene Linie dargestellt. Dieses Signal wird über Filter in einen hochfrequenten (Diagramm b) und einen niederfrequenten (Diagramm c) Anteil aufgespalten. Der niederfrequente Anteil wird nun periodisch mit Hilfe des Transformationsgliedes - einer elektronischen Keclienanlage - auf eine in einem bestimmten Verhältnis höhere Frequenz transformiert, in Wig. 1 wird das Signal mit der Periode P (Diagramm c) etwa auf zehnfache. Frequenz mit der Dauer ρ (Diagramm d) "komprimiert" und entsprechend dem bereits erwähnten Zusammenhang zwischen Weg und Frequenz die Amplitude Λ bestimmt (Diagramm d) und dieses Signal zum hochfrequenten Anteil nach Diagramm b addiert (Diagramm e). Dieses Signal wird - entweder direkt oder auf Band gespeichert - dem Stellglied

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- T ~ Daim Π 22

zugeführt* Während der Periode kann das niederfrequente Signal auch aufintegriert werden und das Stellglied in eine entsprechende Vorhaltstellung gebracht werden, aus welcher das transformierte Signal "geballt" nachgereicht wird.

Fig. 2 zeigt schemata sch eine Vorrichtung für das beschriebene Verfahren. Das auf Tonband während der Fahrt auf der Prüfstrecke aufgenommene Signal (Diagramm aus Fig. 1) wird Über ein Tonbandgerät 1 wiedergegeben und gleichzeitig einem Hochpaß 2 und einem Tiefpaß 3 zugeleitet. An den Ti ofpaß J schließt sich das Transformationsglied k, die elektronische Ilechenanlage, an. In ihr wird das Signal 0 zum Signal d "komprimiert" und bei Direktbetrieb mit der Rechenanlage einem Umschalter 5 zugeführt, der es je nach I-age des Stoll gl iedos M einem invertierenden oder nicht invertierenden Hingang eines Summiergliedes 6 zuleitet. Einem weiteren nicht invertierenden Tingang wird das vom Hoclipaß kommende Signal b zugeführt. Heide Signale werden im Summierglied 6 addiert, und das daraus resultierende Signal e in einem Verstärker 7 verstärkt und dem Stellglied 8 zugeführt. Dessen Endlagen werden durch elektrische Kontakte 9 abgefühlt, die den Umschalter 5 in die jeweils andere Lage bringen, solange das Stollglied in dieser Endlage weilt.

Für jede Kraftrichtung ist eine derartige Vorrichtung vorzusehen.

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L e e r s e i t e

Claims

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Daimler-Benz Aktieiißese LlschaTt Uaim 1 1

Stuttgart-Untertürkheira 7· Juli 1977

Ansprüche

Verfahren zur Simulation dynamischer Belastungen an Hauteilen, insbesondere an Kraftfahrzeug-Karosserien, mit Einleitung von Zug-, Druck- und Torsionskräften längs, quer und lotrecht zur Fahrtrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß für wenigstens eine eingeleitete Kraft der niederfrequente Anteil des Signals (a) abgetrennt, abschnittweise (P) auf höhere Frequenzen transformiert und dem zu belastenden Bauteil zeitlich versetzt zugeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Taktperiode (P) -die Dauer des Transformationsabschnitts- konstant ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekonnzeichnet, daß die Taktperiode (P) variabel ist.
k. Verfahren nach einen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zeitliche Versetzung so erfolgt, daß Transformationsabschnitt (P) und zeitliche Versetzung (p) gleichzeitig enden.
5* Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß für jede in einer Richtung eingeleitete Kraft ein Hochpaß (2) und parallel dazu ein Tiefpaßfilter (3) mit einem Transformationsglied (k) vorgesehen sind, daß weiterhin «in Su-lerglied (6) mit einem invertierenden und

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zvei nicht invertierenden Eingängen vorgesehen ist, wobei der Ausgang des Hochpaßfilters (2) mit dem einen nichtinvertierenden Eingang und der Ausgang des Transformations· gliedes (h) wechselweise mit dem anderen nichtinvertierenden bzw. dem invertierenden Eingang verbunden ist und der Ausgang des Summiergliedes (6) über einen Verstärker (7) auf das Stellglied (8) führt.
6. Vorrichtung nach Anspruch 51 dadurch gekennzeichnet, daß der Signalanteil am Ausgang das Transformationsgliedes (4) umgepolt wird, wenn das Stellglied (8) am einen oder anderen Endpunkt (9) seines Hubbereiches ankommt.

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