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Numerische Berechnungsverfahren zur Vorhersage des Crashverhaltens einer Fahrzeugkarosserie haben im Laufe der letzten Jahre sowohl in ihrer Komplexität als auch in der Prognosesicherheit ihrer Ergebnisse zugenommen. Damit leisten sie einen wichtigen Beitrag zur Erhöhung der Konzeptsicherheit bei der Entwicklung und Bewertung von Varianten der Karosseriestruktur sowie damit verbundener kundenrelevanter Aspekte der passiven Sicherheit. Die Zunahme an geometrischer bzw. fahrzeugtechnischer Komplexität hat dazu geführt, dass mehr und mehr der Bedarf entsteht, die Ergebnisse ingenieurwissenschaftlicher Berechnungen leichter interpretierbar und besser kommunizierbar zu machen. Im Fall der Crashberechnung lassen sich die traditionellen Methoden des Postprozessing durch den Einsatz von Techniken der virtuellen Realität signifikant verbessern. [FESS02]

Hier wird ein ''Virtuelles Crash Labor'' (Virtual Crashtesting Environment) dargestellt, dessen hauptsächliche Zielsetzung darin besteht, interdisziplinäre Kommunikation zwischen Entwicklungsingenieuren zu vereinfachen sowie ein schnelleres Problemverständnis zu ermöglichen. Dies ist wesentlich für den Erfolg von interdisziplinär verzahnten und hochgradig parallelisierten Entwicklungsabläufen. [FESS02]

Einsatzgebiete

Der Einsatz von FE (Finite Elemente)-Berechnungsmethoden in der Fahrzeugentwicklung soll möglichst frühzeitige Aussagen zum Crashverhalten und den Gesamtfahrzeugeigenschaften im Bereich der passiven Sicherheit ermöglichen und zugleich die Aufwände für reale Versuchsträger minimieren. Zur Ermittlung und Optimierung des Crashverhaltens und der Gesamtfahrzeugeigenschaften im Bereich der passiven Sicherheit kommt bei der BMW AG u.a. das FEM Paket PAM-CRASH zum Einsatz. Die numerische Simulation des realistischen Crashverhaltens erzeugt sehr große Datensätze. [FESS02]

FE-Modelle dieser Art bestehen im allgemeinen aus bis zu 400.000 Elementen, der Crashvorgang selbst wird unterteilt in bis zu 60 Zeitschritte. [FESS02]

Das hier entwickelte VR-System bietet eine völlig neuartige Mensch-Computer-Schnittstelle, mit der eine intuitive und interaktive Analyse von großen, instationären Datensätzen der Crashsimulation ermöglicht wird. Auf Basis der Geometriedaten sowie der berechneten physikalischen Größen wie Spannungen, Verschiebungen, Beschleunigungen und Kräfte erzeugen wir eine Echtzeitanimation des Fahrzeugverhaltens im Zusammenspiel mit Insassen, Airbag, Rückhaltesystemen und anderen Komponenten für unterschiedliche Lastfälle wie etwa Frontal- oder Seitenaufprall. Der Benutzer kann sich in diese virtuelle Umgebung hineinbegeben, eine beliebige Betrachterposition innerhalb oder außerhalb des Fahrzeugs einnehmen (Bild 1 und Bild 2), die Animation direkt kontrollieren und mitbeliebigen Fahrzeugkomponenten interagieren. [FESS02]

Bild 2: Blick auf die Deformation eines Motorträgers
Quelle: www.it.fht-esslingen.de/~schmidt/vorlesungen/vr/seminar/ws9899/vr-auto-karrosserie.html

Benutzerschnittstelle und Interaktion

Das Virtual Crashtesting Environment ist eine für den Anwender immersive Umgebung. Als Interaktionsgeräte können ein Fakespace BOOM 3C und ein CyberGlove verwendet werden, alternativ stehen eine Großbildprojektion und eine 3D Maus zur Verfügung. [FESS02]

Der zeitliche Ablauf des Crashvorgangs und der Karosserieverformung lässt sich in Echtzeit kontrollieren. Beliebige Fahrzeugkomponenten können selektiert werden, um sie einer Detailuntersuchung zu unterziehen. Objekte, die sich gegenseitig verdecken, können entfernt oder transparent gemacht werden. Des weiteren steht dem Anwender ein virtuelles Werkzeug in Form einer Schnittebene zur Verfügung. Diese Schnittebene ist beliebig positionierbar und ermöglicht dynamische Euler- oder Lagrange- Schnitte durch beliebige Fahrzeugkomponenten (Bild 3,  Bild 4). [FESS02]

Bild 3: Faltenbeulen eines Motorträgers 8 ms nach dem Aufprall
Quelle: www.it.fht-esslingen.de/~schmidt/vorlesungen/vr/seminar/ws9899/vr-auto-karrosserie.html



Bild 4: Faltenbeulen eines Motorträgers 38 ms nach dem Aufprall
Quelle: www.it.fht-esslingen.de/~schmidt/vorlesungen/vr/seminar/ws9899/vr-auto-karrosserie.html
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