FEM-Modell des Rades
Die steifigkeitsrelevanten Bereiche des Rades werden in der Software LBF®.WheelStrength von der CAD-Geometrie in ein für die numerische Simulation geeignetes FEM-Modell überführt. Dieses wird mit Tetraeder-Volumenelementen mit quadratischer Verschiebungsansatzfunktion aufgebaut.
Die FEM-Berechnung erfolgt über ein linear-elastisches Werkstoffverhalten mit dem jeweiligen FEM-Code.
Beispielhaftes FEM-Modell (zum Vergrößern anklicken)
Reifenmodell: LBF®.TireID
Um realitätsnahe Beanspruchungen im Rad- oder Naben-FEM-Modell generieren zu können ist die Berücksichtigung des Reifens als lastübertragendes Element in der Wirkungskette Fahrbahn - Reifen - Rad unumgänglich.
Allerdings wäre selbst die ausschließliche FE-Modellierung der charakteristischen Eigenschaften des Reifens (hyperelastisches Material, festigkeitsgebende Aufbauteile und Reifenfülldruck) mit einem sehr großen Aufwand verbunden, wenn das Hauptaugenmerk bezüglich Aus- und Bewertung auf dem Rad oder der Nabe liegen soll.
Entstehung von LBF®.TireID
Deshalb bietet LBF®.WheelStrength für die Abbildung der
Lasteinleitung über das rollende Rad ein mit den Reifendimensionen korreliertes physikalisches Reifenmodell (Reifenlastfunktion) an. Die Reifenidentifikation erfolgte im Rahmen von experimentellen Spannungsanalysen in einem Abrollmessstand des Fraunhofer LBF. Dabei wurden fahrbetriebsrelevante Lastkombinationen über einen näherungsweise ebenen Reifenlatsch in das abrollende Rad eingeleitet.
LBF®.TireID als Element von LBF®.WheelStrength
Im Preprozessor von LBF®.WheelStrength stehen derzeit die Reifenmodelle »Standard« und »Heavy Truck« zur Auswahl. Zur Generierung der entsprechenden Reifenlastfunktion nach LBF®.TireID als Element der Software muss der Anwender lediglich neben den Hauptdimensionen des Reifens wie Breite, Höhen-Breiten-Verhältnis und Durchmesser den Reifenfülldruck und die vertikale Reifensteifigkeit eingeben. Die Last-Randbedingung Krafteinleitung im Bereich Felgenhorn und -schulter mit der Reifenlastfunktion nach LBF®.TireID ist im Preprozessor automatisiert.