Neuer Ansatz bei der Modellierung von Reifen
MapleSim in der Reifenentwicklung
Ein Forscherteam hat MapleSim eingesetzt, um ein volumetrisches Reifenmodell zu entwickeln und zu testen. Das in MapleSim entwickelte volumetrische Reifenmodell hat zwei Vorteile gegenüber den bestehenden Modellen: Da die Momente nur aus den kinematischen Daten berechnet werden, lässt sich die numerische Simulation des Modells einfach programmieren. Zusätzlich werden die Widerstandsmomente als Funktion der Normallast und der Winkelgeschwindigkeit des Rads berechnet.
Mit Hilfe von Maple sind die symbolischen Ausdrücke für die Normalkraft und den Rollwiderstand als Funktion der Position und Orientierung des Reifens hergeleitet worden. Die verteilten Reibungskräfte wurden symbolisch über die Kontaktfläche des Reifens integriert, um die Zugkräfte und Selbstausrichtungsmomente zu berechnen. Die Forscher setzten dann die mit Maple entwickelten Gleichungen als benutzerdefinierte Komponente in MapleSim ein, um das Modell zu entwickeln.
Um die Genauigkeit des volumetrischen Reifenmodells zu testen, wurde es in einem simulierten Fallversuch eingesetzt. Beim realen Fallversuch wurde ein mit 2,3 bar aufgepumpter MICHELIN 195/65 R15-Sommerreifen verwendet. Das Reifenmodell wurde so aufgebaut, dass es die gleichen Bewegungen wie beim realen Fallversuch durchlief. Mit MapleSim wurden dann Fall und Rückprall simuliert. Auch andere kommerziell verfügbare Reifenmodelle aus der umfangreichen MapleSim-Reifenbibliothek kamen zum Einsatz, und die Ergebnisse wurden verglichen. Beim Vergleich der beiden Modelle lieferte das volumetrische MapleSim-Reifenmodell eine etwas genauere Schätzung für die Position des Rads.
Die ersten Ergebnisse des volumetrischen MapleSim-Reifenmodels sind vielversprechend, und dies nicht nur bei Automobilreifen, sondern auch bei Reifen mit höherem Sturz, wie Fahrrad- und Motorradreifen. Um die Genauigkeit des Systems weiter zu erhöhen, planen die Forscher, das volumetrische Reifenmodell mit Daten aus einem Fahrzeugmesssystem (VMS) weiter zu untersuchen. Das VMS liefert Informationen zur Position und Orientierung der Reifen sowie den Lasten, die während einer realen Testfahrt auf den Reifen eingewirkt haben.
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