Prädiktion der Belastungskenngrößen von Bauteilen eines Fahrzeugantriebstrangs in Kurzzeitfestigkeitstests auf der Basis von Referenzmessdaten = Load characteristic prediction of vehicle powertrain components in short-term strength tests based on reference measurement data

Kurzzeitfestigkeitstests sind ein Bestandteil der Entwicklung von Bauteilen eines Fahrzeugantriebstrangs.
Sie bilden singuläre Belastungsereignisse ab, welche im Fahrbetrieb beispielsweise durch eine missbräuchliche Verwendung des Fahrzeugs entstehen können und erzeugen Belastungen, welche im Bereich der Kurzzeitfestigkeit einzelner Bauteile des Fahrzeugantriebstrangs liegen können.
Ziel der Arbeit ist eine Methode zur Prädiktion von Belastungskenngrößen von Bauteilen des Fahrzeugantriebstrangs in einem Kurzzeitfestigkeitstest (ab Vorhandensein des Projektsteckbriefs) zu einer frühen Phase der Antriebstrangentwicklung zu entwerfen, um Bauteillastenhefte initial befüllen zu können. ... mehrHierzu werden neben den wenigen, fahrzeugbeschreibenden Parametern des Projektsteckbriefs auch vorhandene Messdaten seriennaher Referenzfahrzeuge genutzt. Die Methode wird anhand des „Differentialtest μ-Split“ als Leitbeispiel entwickelt und beschrieben und gliedert sich in drei Teile. Im ersten Teil werden relevante Belastungskenngrößen im betrachteten Kurzzeitfestigkeitstest durch eine Analyse der auftretenden Schadensmechanismen des sich in Entwicklung befindenden Bauteils hergeleitet. Im zweiten Teil werden mithilfe einer Datenanalyse von Messdaten des betrachteten Tests verschiedener Fahrzeuge und einer Sensitivitätsanalyse in einem Fahrdynamik-Simulationsmodell Einflussfaktoren auf die Belastungskenngrößen ermittelt. Neben bekannten, fahrzeugbeschreibenden Parametern wie die Antriebsleistung, beeinflussen hauptsächlich aktive Regelsysteme wie ein Bremseneingriff die Belastungskenngrößen. Im dritten Teil der Methode wird ein Vorgehensmodell zur Prädiktion der Belastungskenngrößen gezeigt, welches basierend auf einem Referenz-Simulationsmodell ein Prädiktions-Simulationsmodell erstellt und die Messdaten seriennaher Referenzfahrzeuge zur Findung unbekannter Simulationsparameter nutzt.
Zur Validierung der Methode wurde diese in drei Fallstudien mit steigendem Anteil an Prinzipvariation des Antriebstrangs im Vergleich zum direkten Vorgänger angewendet.
Ergebnis der Fallstudien waren einerseits, dass ein steigender Anteil an Prinzipvariation die Ergebnisqualität verschlechtert und andererseits, dass durch eine gezielte Wahl der Referenzmessreihe, welche weniger Prinzipvariationsanteile besitzt, die Ergebnisqualität verbessert werden kann.

Short-term strength tests are an integral part in the development of vehicle powertrain components. They represent singular load events that can occur during driving, for example due to misuse of the vehicle, and generate loads that can be in the range of the short-term strength of individual components of the vehicle powertrain.
The aim of this work is to develop a method to predict load characteristics for vehicle powertrain components in a short-term strength test at an early stage of powertrain development (starting with the availability of the project description) in order to define the component specification sheet initially. ... mehrIn addition to the few basic vehicle parameters in the project description, existing measurement data from pre-series reference vehicles are also used for this purpose. The method is developed and described on the basis of the "differential test μ-split" as a leading example and is divided into three parts. In the first part, relevant load parameters in the short-term strength test under consideration are derived by analyzing the damage mechanisms occurring in the component under development. In the second part, factors influencing the load characteristics are determined by means of a data analysis on relevant measurements from different vehicles and a sensitivity analysis in a vehicle-dynamics simulation model. In addition to known, vehicle-describing parameters such as engine power, the load parameters are mainly influenced by active control systems such as brake application. In the third part a procedure model for the prediction of the load characteristics is shown, which creates a prediction simulation model based on a reference simulation model and measured data of pre-series reference vehicles to find unknown simulation parameters.
To validate the method, three case studies with an increasing rate of principle variation of the powertrain compared to its direct predecessor were conducted. The analysis shows that an increasing proportion of principle variation on the one hand impairs the quality of the results. On the other hand, the quality can be improved by a targeted selection of the reference measurement series, which has fewer principle variation components.