Gekoppelte FEM- und MKS-Modelle

Beschreibung

Im Rahmen dieser Studie wird ein Panzermodell aufgebaut, das eine Simulation sowohl auf fester Fahrbahn als auch auf nachgiebigem Boden erlaubt. Das abzubildende Fahrzeug ist ein Panzer der Bundeswehr vom Typ Wiesel II. Alle Bauteile des Modells werden als starre Körper definiert und sind durch Gelenke miteinander verbunden. Zudem kommen Federn und Dämpfer zum Einsatz, wodurch die Abbildung des Panzermodells einem Mehrkörpersystem entspricht. Die entsprechenden Grundlagen werden daher näher beschrieben. Die physikalische Abbildung erfolgt mittels verschiedener Kennlinien für die verwendeten Federn und Dämpfer. Für die Abbildung des nachgiebigen Bodens wird ein entsprechendes Finite Elemente Netz aufgebaut. In diesem Zusammenhang werden die theoretischen Grundlagen zur Finite-Elemente-Methode und zu nachgiebigen Böden dargelegt. Zudem erfolgt eine Vorstellung des hier verwendeten DRUCKER PRAGER Modells. Eine Beurteilung des Modells resultiert aus der simulierten Überfahrt einer nachgebildeten Hindernisstrecke. Die berechneten Verläufe werden mit Messwerten verglichen, die in einem ähnlich angelegten Fahrversuch aufgenommen wurden. Die auftretenden Abweichungen, die im Allgemeinen gering oder durch unterschiedliche Randbedingungen bedingt sind, werden dargelegt und begründet. Die anschließenden Simulationen beschreiben Fahrten auf verschiedenen nachgiebigen Böden. Hierbei wird einerseits ein Lehmuntergrund und andererseits ein Sandboden mittels zur Verfügung stehenden Kennlinien abgebildet. In beiden Simulationen erfolgt zunächst eine Beschleunigung des Modells auf die gewünschte Endgeschwindigkeit von etwa 17 km/h, die für einige Sekunden beibehalten wird. Den Abschluss bildet jeweils eine starke Verzögerung bis zum vollständigen Stillstand. Wesentliche Erkenntnisse aus diesen Simulationen sind zum einen die wirkenden Kräfte auf die Rollen der Laufwerke und die auftretenden Kräfte zwischen dem Boden und der Kette. In beiden Fällen sind lediglich die Kräfte in Längs- und Vertikalrichtung von Bedeutung, da es sich um eine geradlinige Bewegung handelt. Zudem werden die fahrzustandsabhängigen Spannungsverteilungen im Boden genauer betrachtet. Insbesondere die ermittelten Kraftverläufe bilden eine Grundlage für eine im Anschluss erstellte weitere Studie, die das Ziel der Echtzeitsimulation eines Kettenfahrzeugs auf nachgiebigem Boden verfolgt. Die in der vorliegenden Studie durchgeführten Berechnungen werden in diesem Zusammenhang zu einem Abgleich herangezogen. In weiteren Schritten erfolgt eine Modulimplementierung auf dem Fahrsimulator MARS des IFAS der Helmut-Schmidt-Universität, um den Einfluss von aktiven Fahrwerken bei Kettenfahrzeugen zu untersuchen.

Autor*in

Bastian Fuhr

Themen in »Gekoppelte FEM- und MKS-Modelle«

FEM-Modell Geländesimulation Kettenlaufwerk MKS-Modell Panzer

Stimmen zu »Gekoppelte FEM- und MKS-Modelle«

Details

Link teilen