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Konzeptvergleich eines Fahrzeugheckrahmens
hinsichtlich Steifigkeit und Masse
ANSYS Usersmeeting, Wien, 20. April 2013
Dipl.-Ing.(FH) Sebastian Zapf
Seite 2
Agenda
 Unternehmen
 Ausgangssituation
 Konzeptfindung
 Konstruktion & FEM-Modell
 Ergebnisse
 Zusammenfassung
Seite 3
Unternehmen
 Consulting
» Composite Technologie – gesamte Prozesskette
» Automotive Kleinserie
Unternehmen
Ausgangssituation
Konzeptfindung
Konstruktion & FEM-Modell
Ergebnisse
Zusammenfassung
 Technologie
» Verfahrens- und Prozessentwicklung
» Serientaugliche Halbzeuge
» Class-A Verbundsysteme
 Produktentwicklung
» Bauteil, System und Gesamtfahrzeug
» Serienentwicklung & Konstruktion
» Werkstoffe und Fertigungsverfahren
» Serienüberleitung – inklusive CFK
Seite 4
Ausgangssituation
Unternehmen
Ausgangssituation
Konzeptfindung
Konstruktion & FEM-Modell
Ergebnisse
Zusammenfassung
 Aktueller Heckrahmen: Aluminiumschweißkonstruktion
 Obere Versteifungsstruktur : Stahl
 Fahrwerkslasten führen zu Strukturverformung
 Änderungen der Fahrwerkseinstellung
zeigen wenig Effekt
Seite 5
Ausgangssituation
 Konzeption und Entwicklung eines neuen Heckrahmens
 Masse um 20% senken
 Torsionssteifigkeit um 20% erhöhen
 Verschraubungen für Monocoque, Fahrwerk und Motor
sollen beibehalten werden
Unternehmen
Ausgangssituation
Konzeptfindung
Konstruktion & FEM-Modell
Ergebnisse
Zusammenfassung
Seite 6
 Gitterrohrrahmen
 Rahmen aus Profilelementen
 Kastenrahmen
 Monocoque
Konzeptfindung
Unternehmen
Ausgangssituation
Konzeptfindung
Konstruktion & FEM-Modell
Ergebnisse
Zusammenfassung
Seite 7
Konzeptfindung
 Stahl
 Aluminium
 Magnesium
 Kurzfaserverstärkte Kunststoffe
 Endlosfaserverstärkte Kunststoffe
Unternehmen
Ausgangssituation
Konzeptfindung
Konstruktion & FEM-Modell
Ergebnisse
Zusammenfassung
Seite 8
Konzeptfindung
Stahl Aluminium Magnesium
Kurzfaser-
verstärkter
Kunststoff
Endlosfaserverstärkter
Kunststoff
Gitterrohrrahmen A1 B1 C1 D1 E1
Profilelemente A2 B2 C2 D2 E2
Kastenrahmen A3 B3 C3 D3 E3
Monocoque A4 B4 C4 D4 E4
Unternehmen
Ausgangssituation
Konzeptfindung
Konstruktion & FEM-Modell
Ergebnisse
Zusammenfassung
Seite 9
Konzept Steifigkeit Faktor Masse Faktor Kosten Faktor
Fertigbar-
keit
Faktor
Funktions-
integration
Faktor Design Faktor Summe
A1 3 3,80 1 4,20 4 4,60 5 3,20 1 2,60 1 1,20 53,80
A2 5 3,80 2 4,20 5 4,60 5 3,20 2 2,60 3 1,20 75,20
A3 5 3,80 1 4,20 4 4,60 3 3,20 3 2,60 2 1,20 61,40
A4 5 3,80 1 4,20 2 4,60 1 3,20 4 2,60 3 1,20 49,60
B1 1 3,80 1 4,20 5 4,60 5 3,20 1 2,60 1 1,20 50,80
B2 2 3,80 2 4,20 5 4,60 5 3,20 2 2,60 3 1,20 63,80
B3 2 3,80 1 4,20 4 4,60 3 3,20 3 2,60 2 1,20 50,00
B4 2 3,80 1 4,20 3 4,60 1 3,20 4 2,60 3 1,20 42,80
C1 1 3,80 1 4,20 4 4,60 4 3,20 1 2,60 1 1,20 43,00
C2 2 3,80 1 4,20 5 4,60 4 3,20 2 2,60 3 1,20 56,40
C3 1 3,80 1 4,20 4 4,60 3 3,20 3 2,60 2 1,20 46,20
C4 2 3,80 1 4,20 2 4,60 1 3,20 4 2,60 3 1,20 38,20
D1 1 3,80 1 4,20 5 4,60 3 3,20 1 2,60 1 1,20 44,40
D2 1 3,80 1 4,20 5 4,60 3 3,20 2 2,60 3 1,20 49,40
D3 1 3,80 1 4,20 4 4,60 3 3,20 3 2,60 2 1,20 46,20
D4 1 3,80 1 4,20 3 4,60 2 3,20 4 2,60 4 1,20 43,40
E1 2 3,80 3 4,20 4 4,60 3 3,20 1 2,60 1 1,20 52,00
E2 5 3,80 5 4,20 4 4,60 3 3,20 2 2,60 3 1,20 76,80
E3 5 3,80 2 4,20 3 4,60 3 3,20 3 2,60 2 1,20 61,00
E4 5 3,80 2 4,20 3 4,60 4 3,20 5 2,60 5 1,20 73,00
 Bewertung der 20 Konzepte bezüglich Steifigkeit, Masse, Kosten, Fertigbarkeit,
Funktionsintegration und Design
 Gewichtete Bewertungskriterien
 Festlegung auf drei Hauptkonzepte
1. Profilrahmen aus Stahl
2. Profilrahmen aus CfK
3. Monocoque aus CfK
Konzeptfindung
Unternehmen
Ausgangssituation
Konzeptfindung
Konstruktion & FEM-Modell
Ergebnisse
Zusammenfassung
Seite 10
Konstruktion & FEM-Modell
 Definition von drei statischen Lastfällen aus aufgezeichneten Lastkollektiven
Unternehmen
Ausgangssituation
Konzeptfindung
Konstruktion & FEM-Modell
Ergebnisse
Zusammenfassung
» Kurvenfahrt, Bremsen, Beschleunigen
 Zusätzlich statischen Lastfall Torsion zur Ermittlung der Torsionssteifigkeit
Seite 11
Konstruktion & FEM-Modell
 Topologieoptimierung des vorhandenen Bauraums
Bremsen
Unternehmen
Ausgangssituation
Konzeptfindung
Konstruktion & FEM-Modell
Ergebnisse
Zusammenfassung
Seite 12
Konstruktion & FEM-Modell
 Konstruktion der drei Hauptkonzepte
 Ausgehend von Ergebnissen der Topologieoptimierung
1. CfK-Profile
Knoten aus Aluminium und
kurzfaserverstärkten Kunststoffen
2. Stahl-Profile
Schweißkonstruktion
3. CfK-Monocoque
Sandwich-Struktur mit PMI-Schaum
und Aluminium-Einlegern
an Lasteinleitungsstellen
Unternehmen
Ausgangssituation
Konzeptfindung
Konstruktion & FEM-Modell
Ergebnisse
Zusammenfassung
Seite 13
 Zuweisen der Materialeigenschaften
» Stahl, Aluminium, Carbon-UD, SMC
 Preprocessing
» Erstellen der Kontakte, Vernetzen unter Beachtung von Qualitätskriterien
 Feste Einspannungen an Verschraubung
zu Monocoque
 Lasteinleitung über Remote-Points
Konstruktion & FEM-Modell
Unternehmen
Ausgangssituation
Konzeptfindung
Konstruktion & FEM-Modell
Ergebnisse
Zusammenfassung
Seite 14
Ergebnisse
Unternehmen
Ausgangssituation
Konzeptfindung
Konstruktion & FEM-Modell
Ergebnisse
Zusammenfassung
Anzuwenden auf Min. Max.
Sicherheitsfaktor gegen Fließen
Isotrope
Materialien
1,2 -
Inverse Reserve Factor
für Puck Modified & Max. Stress
FVK-Bauteile - 0,5
Verschiebung
Fahrwerks-
anbindungen
-
Verschiebungswerte des aktuellen
Heckrahmens
 Sicherheitsfaktor gegen Fließen für isotrope Materialien
 Inverse Reserve Factor (Puck Modified & Max.Stress) für FVK-Bauteile
 Max. Verschiebung an den Fahrwerksanbindungen
Seite 15
Ergebnisse
 Lastfall: Kurvenfahrt
» Zielverformung< 1,6mm
Profilrahmen Stahl Profilrahmen CfK Monocoque CfK
Unternehmen
Ausgangssituation
Konzeptfindung
Konstruktion & FEM-Modell
Ergebnisse
Zusammenfassung
Verschiebung [mm]
Profilrahmen Stahl 1,1
Profilrahmen CfK 1,0
Monocoque CfK 0,8
Seite 16
 Sicherheitsfaktoren Lastfall Kurvenfahrt
Ergebnisse
Profilrahmen Stahl Profilrahmen CfK Monocoque CfK
Unternehmen
Ausgangssituation
Konzeptfindung
Konstruktion & FEM-Modell
Ergebnisse
Zusammenfassung
Sicherheits-
faktor
IRF
Profilrahmen
Stahl
1,8 -
Profilrahmen CfK 1,3 0,2
Monocoque CfK 2,6 0,4
Seite 17
 Lastfall: Bremsen
» Zielverformung< 0,9mm
Ergebnisse
Profilrahmen Stahl Profilrahmen CfK Monocoque CfK
Unternehmen
Ausgangssituation
Konzeptfindung
Konstruktion & FEM-Modell
Ergebnisse
Zusammenfassung
Verschiebung [mm]
Profilrahmen Stahl 0,3
Profilrahmen CfK 0,2
Monocoque CfK 0,5
Seite 18
 Sicherheitsfaktoren Lastfall Bremsen
Ergebnisse
Profilrahmen Stahl Monocoque CfKProfilrahmen CfK
Unternehmen
Ausgangssituation
Konzeptfindung
Konstruktion & FEM-Modell
Ergebnisse
Zusammenfassung
Sicherheitsfaktor IRF
Profilrahmen
Stahl
2,5 -
Profilrahmen
CfK
4,5 0,1
Monocoque CfK 6,2 0,4
Seite 19
 Lastfall: Beschleunigen
» Zielverformung< 0,6mm
Ergebnisse
Profilrahmen Stahl Profilrahmen CfK Monocoque CfK
Unternehmen
Ausgangssituation
Konzeptfindung
Konstruktion & FEM-Modell
Ergebnisse
Zusammenfassung
Verschiebung [mm]
Profilrahmen Stahl 0,2
Profilrahmen CfK 0,2
Monocoque CfK 0,4
Seite 20
 Sicherheitsfaktoren Beschleunigen
Ergebnisse
Profilrahmen Stahl Profilrahmen CfK Monocoque CfK
Unternehmen
Ausgangssituation
Konzeptfindung
Konstruktion & FEM-Modell
Ergebnisse
Zusammenfassung
Sicherheits-
faktor
IRF
Profilrahmen
Stahl
3,0 -
Profilrahmen CfK 3,5 0,1
Monocoque CfK 8,4 0,3
Seite 21
 Lastfall: Beschleunigen
» Zielverformung< 0,6mm
Ergebnisse
Profilrahmen Stahl Profilrahmen CfK Monocoque CfK
Unternehmen
Ausgangssituation
Konzeptfindung
Konstruktion & FEM-Modell
Ergebnisse
Zusammenfassung
Verschiebung [mm]
Profilrahmen Stahl 0,3
Profilrahmen CfK 0,2
Monocoque CfK 0,2
Seite 22
Ergebnisse
 Sicherheitsfaktoren Lastfall Torsion
Profilrahmen Stahl Profilrahmen CfK Monocoque CfK
Unternehmen
Ausgangssituation
Konzeptfindung
Konstruktion & FEM-Modell
Ergebnisse
Zusammenfassung
Sicherheits
faktor
IRF
Profilrahmen
Stahl
1,3 -
Profilrahmen
CfK
1,2 0,2
Monocoque
CfK
1,6 0,5
Seite 23
 Minimale Sicherheit gegenüber der materialspezifischen Rp0,2-Werte bei Nicht-FVK-Bauteilen
 Der Inverse Reserve Factor für FVK-Bauteile
 Die Reduzierung der Verformung und Einsparung an Masse im Vergleich zum aktuellen Heckrahmen
Ergebnisse
Konzept Masse Torsions-steifigkeit Parameter Lastfall Kurvenfahrt Lastfall Bremsen Lastfall Beschleunigen Lastfall Torsion
-3% +58%
Min. Sicherheit 1,8 2,5 3,0 1,3
Reduzierung der
Verformung
31% 67% 67% 50%
-18% +154%
Min. Sicherheit 1,3 4,5 3,5 1,2
Reduzierung der
Verformung
38% 78% 67% 67%
IRF[-] 0,2 0,1 0,1 0,2
-20% +270%
Min. Sicherheit 2,6 6,2 8,4 1,6
Reduzierung der
Verformung
50% 44% 33% 67%
IRF [-] 0,4 0,4 0,3 0,5
Unternehmen
Ausgangssituation
Konzeptfindung
Konstruktion & FEM-Modell
Ergebnisse
Zusammenfassung
Seite 24
Zusammenfassung
 Torsionssteifigkeit nimmt bei allen Konzepten zu
» (+58% bis + 270%)
 Masse nimmt bei allen Konzepten ab
» (-3% bis -20%)
 Max. Verformungen nehmen bei allen Konzepten ab
» (-31% bis -78%)
 Monocoque-Bauweise sollte weiter verfolgt werden
» Durch geänderten Lagenaufbau kann weiter Masse eingespart und die Verformung verringert
werden
Unternehmen
Ausgangssituation
Konzeptfindung
Konstruktion & FEM-Modell
Ergebnisse
Zusammenfassung
Seite 25
Konzeptvergleich eines Fahrzeugheckrahmens
hinsichtlich Steifigkeit und Masse
Vielen Dank für ihre Aufmerksamkeit!
Dipl.-Ing.(FH) Sebastian Zapf
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KTM Technologies: Konzeptvergleich eines Fahrzeugheckrahmens hinsichtlich Festigkeit und Masse

  • 1. Seite 1 Konzeptvergleich eines Fahrzeugheckrahmens hinsichtlich Steifigkeit und Masse ANSYS Usersmeeting, Wien, 20. April 2013 Dipl.-Ing.(FH) Sebastian Zapf
  • 2. Seite 2 Agenda  Unternehmen  Ausgangssituation  Konzeptfindung  Konstruktion & FEM-Modell  Ergebnisse  Zusammenfassung
  • 3. Seite 3 Unternehmen  Consulting » Composite Technologie – gesamte Prozesskette » Automotive Kleinserie Unternehmen Ausgangssituation Konzeptfindung Konstruktion & FEM-Modell Ergebnisse Zusammenfassung  Technologie » Verfahrens- und Prozessentwicklung » Serientaugliche Halbzeuge » Class-A Verbundsysteme  Produktentwicklung » Bauteil, System und Gesamtfahrzeug » Serienentwicklung & Konstruktion » Werkstoffe und Fertigungsverfahren » Serienüberleitung – inklusive CFK
  • 4. Seite 4 Ausgangssituation Unternehmen Ausgangssituation Konzeptfindung Konstruktion & FEM-Modell Ergebnisse Zusammenfassung  Aktueller Heckrahmen: Aluminiumschweißkonstruktion  Obere Versteifungsstruktur : Stahl  Fahrwerkslasten führen zu Strukturverformung  Änderungen der Fahrwerkseinstellung zeigen wenig Effekt
  • 5. Seite 5 Ausgangssituation  Konzeption und Entwicklung eines neuen Heckrahmens  Masse um 20% senken  Torsionssteifigkeit um 20% erhöhen  Verschraubungen für Monocoque, Fahrwerk und Motor sollen beibehalten werden Unternehmen Ausgangssituation Konzeptfindung Konstruktion & FEM-Modell Ergebnisse Zusammenfassung
  • 6. Seite 6  Gitterrohrrahmen  Rahmen aus Profilelementen  Kastenrahmen  Monocoque Konzeptfindung Unternehmen Ausgangssituation Konzeptfindung Konstruktion & FEM-Modell Ergebnisse Zusammenfassung
  • 7. Seite 7 Konzeptfindung  Stahl  Aluminium  Magnesium  Kurzfaserverstärkte Kunststoffe  Endlosfaserverstärkte Kunststoffe Unternehmen Ausgangssituation Konzeptfindung Konstruktion & FEM-Modell Ergebnisse Zusammenfassung
  • 8. Seite 8 Konzeptfindung Stahl Aluminium Magnesium Kurzfaser- verstärkter Kunststoff Endlosfaserverstärkter Kunststoff Gitterrohrrahmen A1 B1 C1 D1 E1 Profilelemente A2 B2 C2 D2 E2 Kastenrahmen A3 B3 C3 D3 E3 Monocoque A4 B4 C4 D4 E4 Unternehmen Ausgangssituation Konzeptfindung Konstruktion & FEM-Modell Ergebnisse Zusammenfassung
  • 9. Seite 9 Konzept Steifigkeit Faktor Masse Faktor Kosten Faktor Fertigbar- keit Faktor Funktions- integration Faktor Design Faktor Summe A1 3 3,80 1 4,20 4 4,60 5 3,20 1 2,60 1 1,20 53,80 A2 5 3,80 2 4,20 5 4,60 5 3,20 2 2,60 3 1,20 75,20 A3 5 3,80 1 4,20 4 4,60 3 3,20 3 2,60 2 1,20 61,40 A4 5 3,80 1 4,20 2 4,60 1 3,20 4 2,60 3 1,20 49,60 B1 1 3,80 1 4,20 5 4,60 5 3,20 1 2,60 1 1,20 50,80 B2 2 3,80 2 4,20 5 4,60 5 3,20 2 2,60 3 1,20 63,80 B3 2 3,80 1 4,20 4 4,60 3 3,20 3 2,60 2 1,20 50,00 B4 2 3,80 1 4,20 3 4,60 1 3,20 4 2,60 3 1,20 42,80 C1 1 3,80 1 4,20 4 4,60 4 3,20 1 2,60 1 1,20 43,00 C2 2 3,80 1 4,20 5 4,60 4 3,20 2 2,60 3 1,20 56,40 C3 1 3,80 1 4,20 4 4,60 3 3,20 3 2,60 2 1,20 46,20 C4 2 3,80 1 4,20 2 4,60 1 3,20 4 2,60 3 1,20 38,20 D1 1 3,80 1 4,20 5 4,60 3 3,20 1 2,60 1 1,20 44,40 D2 1 3,80 1 4,20 5 4,60 3 3,20 2 2,60 3 1,20 49,40 D3 1 3,80 1 4,20 4 4,60 3 3,20 3 2,60 2 1,20 46,20 D4 1 3,80 1 4,20 3 4,60 2 3,20 4 2,60 4 1,20 43,40 E1 2 3,80 3 4,20 4 4,60 3 3,20 1 2,60 1 1,20 52,00 E2 5 3,80 5 4,20 4 4,60 3 3,20 2 2,60 3 1,20 76,80 E3 5 3,80 2 4,20 3 4,60 3 3,20 3 2,60 2 1,20 61,00 E4 5 3,80 2 4,20 3 4,60 4 3,20 5 2,60 5 1,20 73,00  Bewertung der 20 Konzepte bezüglich Steifigkeit, Masse, Kosten, Fertigbarkeit, Funktionsintegration und Design  Gewichtete Bewertungskriterien  Festlegung auf drei Hauptkonzepte 1. Profilrahmen aus Stahl 2. Profilrahmen aus CfK 3. Monocoque aus CfK Konzeptfindung Unternehmen Ausgangssituation Konzeptfindung Konstruktion & FEM-Modell Ergebnisse Zusammenfassung
  • 10. Seite 10 Konstruktion & FEM-Modell  Definition von drei statischen Lastfällen aus aufgezeichneten Lastkollektiven Unternehmen Ausgangssituation Konzeptfindung Konstruktion & FEM-Modell Ergebnisse Zusammenfassung » Kurvenfahrt, Bremsen, Beschleunigen  Zusätzlich statischen Lastfall Torsion zur Ermittlung der Torsionssteifigkeit
  • 11. Seite 11 Konstruktion & FEM-Modell  Topologieoptimierung des vorhandenen Bauraums Bremsen Unternehmen Ausgangssituation Konzeptfindung Konstruktion & FEM-Modell Ergebnisse Zusammenfassung
  • 12. Seite 12 Konstruktion & FEM-Modell  Konstruktion der drei Hauptkonzepte  Ausgehend von Ergebnissen der Topologieoptimierung 1. CfK-Profile Knoten aus Aluminium und kurzfaserverstärkten Kunststoffen 2. Stahl-Profile Schweißkonstruktion 3. CfK-Monocoque Sandwich-Struktur mit PMI-Schaum und Aluminium-Einlegern an Lasteinleitungsstellen Unternehmen Ausgangssituation Konzeptfindung Konstruktion & FEM-Modell Ergebnisse Zusammenfassung
  • 13. Seite 13  Zuweisen der Materialeigenschaften » Stahl, Aluminium, Carbon-UD, SMC  Preprocessing » Erstellen der Kontakte, Vernetzen unter Beachtung von Qualitätskriterien  Feste Einspannungen an Verschraubung zu Monocoque  Lasteinleitung über Remote-Points Konstruktion & FEM-Modell Unternehmen Ausgangssituation Konzeptfindung Konstruktion & FEM-Modell Ergebnisse Zusammenfassung
  • 14. Seite 14 Ergebnisse Unternehmen Ausgangssituation Konzeptfindung Konstruktion & FEM-Modell Ergebnisse Zusammenfassung Anzuwenden auf Min. Max. Sicherheitsfaktor gegen Fließen Isotrope Materialien 1,2 - Inverse Reserve Factor für Puck Modified & Max. Stress FVK-Bauteile - 0,5 Verschiebung Fahrwerks- anbindungen - Verschiebungswerte des aktuellen Heckrahmens  Sicherheitsfaktor gegen Fließen für isotrope Materialien  Inverse Reserve Factor (Puck Modified & Max.Stress) für FVK-Bauteile  Max. Verschiebung an den Fahrwerksanbindungen
  • 15. Seite 15 Ergebnisse  Lastfall: Kurvenfahrt » Zielverformung< 1,6mm Profilrahmen Stahl Profilrahmen CfK Monocoque CfK Unternehmen Ausgangssituation Konzeptfindung Konstruktion & FEM-Modell Ergebnisse Zusammenfassung Verschiebung [mm] Profilrahmen Stahl 1,1 Profilrahmen CfK 1,0 Monocoque CfK 0,8
  • 16. Seite 16  Sicherheitsfaktoren Lastfall Kurvenfahrt Ergebnisse Profilrahmen Stahl Profilrahmen CfK Monocoque CfK Unternehmen Ausgangssituation Konzeptfindung Konstruktion & FEM-Modell Ergebnisse Zusammenfassung Sicherheits- faktor IRF Profilrahmen Stahl 1,8 - Profilrahmen CfK 1,3 0,2 Monocoque CfK 2,6 0,4
  • 17. Seite 17  Lastfall: Bremsen » Zielverformung< 0,9mm Ergebnisse Profilrahmen Stahl Profilrahmen CfK Monocoque CfK Unternehmen Ausgangssituation Konzeptfindung Konstruktion & FEM-Modell Ergebnisse Zusammenfassung Verschiebung [mm] Profilrahmen Stahl 0,3 Profilrahmen CfK 0,2 Monocoque CfK 0,5
  • 18. Seite 18  Sicherheitsfaktoren Lastfall Bremsen Ergebnisse Profilrahmen Stahl Monocoque CfKProfilrahmen CfK Unternehmen Ausgangssituation Konzeptfindung Konstruktion & FEM-Modell Ergebnisse Zusammenfassung Sicherheitsfaktor IRF Profilrahmen Stahl 2,5 - Profilrahmen CfK 4,5 0,1 Monocoque CfK 6,2 0,4
  • 19. Seite 19  Lastfall: Beschleunigen » Zielverformung< 0,6mm Ergebnisse Profilrahmen Stahl Profilrahmen CfK Monocoque CfK Unternehmen Ausgangssituation Konzeptfindung Konstruktion & FEM-Modell Ergebnisse Zusammenfassung Verschiebung [mm] Profilrahmen Stahl 0,2 Profilrahmen CfK 0,2 Monocoque CfK 0,4
  • 20. Seite 20  Sicherheitsfaktoren Beschleunigen Ergebnisse Profilrahmen Stahl Profilrahmen CfK Monocoque CfK Unternehmen Ausgangssituation Konzeptfindung Konstruktion & FEM-Modell Ergebnisse Zusammenfassung Sicherheits- faktor IRF Profilrahmen Stahl 3,0 - Profilrahmen CfK 3,5 0,1 Monocoque CfK 8,4 0,3
  • 21. Seite 21  Lastfall: Beschleunigen » Zielverformung< 0,6mm Ergebnisse Profilrahmen Stahl Profilrahmen CfK Monocoque CfK Unternehmen Ausgangssituation Konzeptfindung Konstruktion & FEM-Modell Ergebnisse Zusammenfassung Verschiebung [mm] Profilrahmen Stahl 0,3 Profilrahmen CfK 0,2 Monocoque CfK 0,2
  • 22. Seite 22 Ergebnisse  Sicherheitsfaktoren Lastfall Torsion Profilrahmen Stahl Profilrahmen CfK Monocoque CfK Unternehmen Ausgangssituation Konzeptfindung Konstruktion & FEM-Modell Ergebnisse Zusammenfassung Sicherheits faktor IRF Profilrahmen Stahl 1,3 - Profilrahmen CfK 1,2 0,2 Monocoque CfK 1,6 0,5
  • 23. Seite 23  Minimale Sicherheit gegenüber der materialspezifischen Rp0,2-Werte bei Nicht-FVK-Bauteilen  Der Inverse Reserve Factor für FVK-Bauteile  Die Reduzierung der Verformung und Einsparung an Masse im Vergleich zum aktuellen Heckrahmen Ergebnisse Konzept Masse Torsions-steifigkeit Parameter Lastfall Kurvenfahrt Lastfall Bremsen Lastfall Beschleunigen Lastfall Torsion -3% +58% Min. Sicherheit 1,8 2,5 3,0 1,3 Reduzierung der Verformung 31% 67% 67% 50% -18% +154% Min. Sicherheit 1,3 4,5 3,5 1,2 Reduzierung der Verformung 38% 78% 67% 67% IRF[-] 0,2 0,1 0,1 0,2 -20% +270% Min. Sicherheit 2,6 6,2 8,4 1,6 Reduzierung der Verformung 50% 44% 33% 67% IRF [-] 0,4 0,4 0,3 0,5 Unternehmen Ausgangssituation Konzeptfindung Konstruktion & FEM-Modell Ergebnisse Zusammenfassung
  • 24. Seite 24 Zusammenfassung  Torsionssteifigkeit nimmt bei allen Konzepten zu » (+58% bis + 270%)  Masse nimmt bei allen Konzepten ab » (-3% bis -20%)  Max. Verformungen nehmen bei allen Konzepten ab » (-31% bis -78%)  Monocoque-Bauweise sollte weiter verfolgt werden » Durch geänderten Lagenaufbau kann weiter Masse eingespart und die Verformung verringert werden Unternehmen Ausgangssituation Konzeptfindung Konstruktion & FEM-Modell Ergebnisse Zusammenfassung
  • 25. Seite 25 Konzeptvergleich eines Fahrzeugheckrahmens hinsichtlich Steifigkeit und Masse Vielen Dank für ihre Aufmerksamkeit! Dipl.-Ing.(FH) Sebastian Zapf KTM TECHNOLOGIES GMBH St. Leonharder Str.4 A-5081 Salzburg / Anif Phone: +43 6246 73488 9010 E-Mail: info@ktm-technologies.com www.ktm-technologies.com
  • 26. Kontaktieren Sie uns – wir helfen Ihnen gerne! CADFEM (Austria) GmbH Wagenseilgasse 14 1120 Wien Tel. +43 (0)1 587 70 73 – 0 E-Mail. info@cadfem.at Web. http://www.cadfem.at Immer aktuell informiert – CADFEM Blog, Xing und Youtube-Channel CADFEM Blog - Umfassend informiert – http://blog.cadfem.at • News zur FEM-Simulation - What‘s hot? What‘s new? • Video-Tutorials - ANSYS, LS DYNA & mehr • Hinter den Kulissen: CADFEM intern CADFEM Youtube Channel - Tips & Trick • Video Tutorials - ANSYS Software und CADFEM Applications CADFEM auf Xing - News kompakt • Vorschau auf Events & Seminare • Neue CADFEM Produkte • CADFEM Jobbörse Fragen? Interesse?