CADFEM Germany GmbH

Aufgabe

Die Brock Alloy Wheels GmbH ist als hochwertiger Felgenhersteller bekannt, der bereits in der Produktplanungsphase auf die topologische Optimierung der Geometrien setzt. So kann er einerseits das Material ressourcen- und kostenschonend einsetzen und andererseits das besondere Fahrgefühl gewährleisten.

Die statischen Festigkeitsnachweise zur Validierung der entworfenen Felgendesigns wurden bislang mit FEM-Analysen der „nackten“ Felgen durchgeführt. Jedoch hat die Interaktion der Felge mit dem umgebenden Reifen durchaus signifikanten Einfluss auf Beanspruchungen vor allem bei dynamischen Lastszenarien. Hierzu sind effektive Methoden zum Modellaufbau von Kompletträdern sowie zur Analyse typischer dynamischer Lastfälle gefordert.

Lösung

Die Herausforderung bei der Simulation von Kompletträdern besteht vor allem in der Abbildung des komplexen Reifenaufbaus. Hierzu bietet ANSYS Mechanical neben zahlreichen Materialmodellen für das hyperelastische Gummiverhalten vor allem auch eine einfache Abbildung des eingebetteten Stahlgewebes mittels Verstärkungselementen. Das kompressible Luftvolumen kann ohne komplexe Fluid-Struktur-Analyse als hydrostatisches Zusatzelement berücksichtigt werden. Mit diesem Modellaufbau ist es möglich, auch typische dynamische Lastfälle wie Falltest (impact) und Abrolltest (radial-rolling) mittels impliziter transienter FEM-Berechnung effizient durchzuführen.

Der Know-how-Transfer von CADFEM zu Brock Alloy Wheels erfolgte – basierend auf einem vorbereiteten Demonstrator – im Rahmen eines individuellen Trainings. Dabei wurden typische Lastfälle gemeinsam diskutiert und die jeweiligen Lösungen von den CADFEM Experten den Brock-Mitarbeitern individuell vermittelt.

Nutzen für den Kunden

Mit dem vorliegenden Analyse-Setup ist Brock Alloy Wheels in der Lage, dem Kunden bereits in der Entwicklungsphase das Erfüllen der geforderten Spezifikationen der Felge in Wechselwirkung mit dem Reifen zu demonstrieren. Zusätzlich können Verbesserungspotentiale für unterschiedliche statische und dynamische Einsatzszenarien frühzeitig aufgezeigt werden.

„Moderne Technologien, wie die Finite-Elemente-Methode (FEM), garantieren eine umfassende Qualitätssicherung und führen unter Berücksichtigung vielfältiger Belange zu einer Verkürzung des gesamten Produktentstehungsprozesses. FEM-Berechnungen helfen, das Verhalten komplexer Bauteile zu erfassen und diese zu optimieren. Alle Leichtmetallräder von Brock werden während des gesamten Produktentwicklungszyklus mit FEM berechnet, sodass schon frühzeitig das gewählte Design und die Tragfähigkeit hundertprozentig gewährleistet werden können.“ (www.brock.de/unternehmen)

Den Bericht können Sie auch als PDF herunterladen: http://www.cadfem.de/fileadmin/cfappdb/files/Anwendungsfall_Brock-Felgen_dynamische-Lastfaelle.pdf