Ein ähnlichkeitsmechanisches System zur Prognose des Crashpulses beim PKW-Frontalaufprall

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Prognose des Beschleunigungsverlaufs der Fahrgastzelle eines Fahrzeugs, des sogenannten Crashpulses, beim Frontalaufprall. Eine zuverlässige Prognose dieses Crashpulses erlaubt schon in der frühen Konzeptphase der Fahrzeugentwicklung eine gute Abschätzung und erste Optimierung der zu erwartenden Crasheigenschaften der Fahrzeugkonstruktion. Da zu diesem Zeitpunkt allerdings oft nur eine grobe Beschreibung der Konstruktion in wenigen Parametern bekannt ist, wird zur Prognose ein System benötigt, welches bereits aus relativ wenigen Konstruktionsparametern den zu erwartenden Crashpuls möglichst genau prognostiziert. Im ersten Teil der Arbeit wird der aktuelle Stand der Technik in der Bestimmung des Crashpulses eines Fahrzeugs beschrieben. Es zeigt sich, daß die üblicherweise verwendeten Verfahren der Finite-Element und Mehrmassensimulation sowie des Crashversuchs nur sehr bedingt für die frühe Konzeptphase geeignet sind. Daher wird anschließend ein neuartiges Prognoseverfahren entwickelt, welches in der Baureihenentwicklung die physikalische Ähnlichkeit zu bekannten Konstruktionen bei der Erstellung der Crashpulsprognose benutzt. Hierzu wird eine Datenbasis, bestehend aus Experimental- und Berechnungsdaten bekannter Fahrzeugkonfigurationen erstellt und in geeignete Ähnlichkeitskennzahlen transformiert. Beim Aufbau dieser Datenbasis werden gleichzeitig die zu speichernden Crashpulse durch geeignete Approximationsverfahren auf wenige Parameter reduziert. Anschließend wird durch das vorgestellte Prognoseverfahren ein Crashpuls für eine Variation eines bekannten Datenpunktes durch höherdimensionale Interpolation aus der Datenbasis prognostiziert. Für diese Interpolation wird jedoch nur eine bestimmte Anzahl von Datenpunkten benutzt, welche aus dem Datenbestand durch eine k-nächste Nachbarn Auswahl selektiert werden. Im Anschluß an die Beschreibung des Prognoseverfahrens wird die Anwendung dieses Systems für die Crashpulsprognose gezeigt. Hierzu wird ein spezielles nichtlineares elasto-plastisches Drei-Massen Modellsystem entwickelt um die Prognose anhand dieses Modellsystems zu validieren. Daran anschließend werden die Besonderheiten der Crashpulsprognose bei realen Fahrzeugdaten besprochen und die Güte der erzielten Prognoseergebnisse diskutiert.