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Erweiterung der Transmission-Line-Methode auf die Biegewelle zur Simulation von Crashsensorsignalen

Autor :Marinus Luegmair
Herkunft :OvGU Magdeburg, Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik
Datum :21.01.2011
 
Dokumente :
Dataobject from HALCoRe_document_00009796
 
Typ :Dissertation
Format :Text
Kurzfassung :In der vorliegenden Arbeit wird ein Simulationsverfahren entwickelt welches es ermöglicht die Körperschallausbreitung der Biegewelle und ihrer Effekte in Fahrzeugstrukturen zu simulieren. Hierbei werden sowohl transiente Welleneffekte als auch Eigenfrequenzen und -formen im hochfrequenten Bereich bis 20 kHz berücksichtigt. Die Motivation hierzu ergibt sich aus aktuell schwer zu unterscheidenden Crashlastfällen. Um diese trennen zu können wird die körperschallbasierte Crasherkennung angewendet. Bei dieser Technologie spielt die Übertragung des Körperschalls von der Fahrzeugfront in die Fahrzeugmitte zum Sensor eine entscheidende Rolle. Deshalb ist es unumgänglich dieses Ausbreitungsverhalten bereits frühzeitig innerhalb der Fahrzeugentwicklung zu betrachten. Dies kann nur durch ein entsprechendes Simulationsverfahren erfolgen, für welches sich aus der Anwendung die Anforderungen ableiten lassen. Basierend auf den theoretischen Grundlagen der Wellenausbreitung im Kontinuum werden die relevanten Effekte aufgezeigt und bezüglich ihres Einflusses für die Simulation der Körperschallausbreitung innerhalb der Fahrzeugstruktur bewertet. Mit den sich hieraus ergebenden physikalischen Anforderungen an die Berechnungsmethode werden die bestehenden Simulationsverfahren auf ihre Eignung für die gegebene Anwendung untersucht. Da keines der bestehenden Verfahren die Anforderungen der geringen Rechenzeit und Abbildung transienter Welleneffekte erfüllt, wird die Biegewelle mit ihren Effekten in die Transmission-Line-Methode (TLM) integriert. Bei diesen Effekten handelt es sich um Dis\-persion, Dämpfung, Reflexion und Transmission sowie 90°-Phasensprung. Die Beschreibung der Effekte erfolgt mathematisch im Zeitbereich und die Struktur wird entsprechend dieser Effekte zerlegt und modelliert. Anschließend wird aufbauend auf der eindimensionalen Simulation der erweiterten TLM ein Verfahren entworfen mit dem die Wellenausbreitung auch auf zweidimensionalen Strukturen äußerst effektiv beschrieben und simuliert werden kann. Hierzu wird die Reduktion der unendlich vielen möglichen Strahlen auf wenige relevante entwickelt, die Energieverdünnung mathematisch beschrieben und die komplexeren Reflexions- und Transmissionsfaktoren eingeführt. Die Umsetzung des Verfahrens erfolgt zeitdiskret in einem entsprechenden Programm. Hierzu wird die diskrete Faltung mit der Impulsantwort der Dispersion über ein FIR-Filter realisiert und analog hierzu die weiteren Effekte implementiert. Die 90°-Phasendrehung wird über ein diskretes, endliches und kausales Hilbertfilter mit optimierter Koeffizientenzahl genähert. Anschließend erfolgt die Validierung des Verfahrens an mehreren Beispielgeometrien und einem Fahrzeugtunnel durch den Vergleich von Simulation und Messung. Sowohl im unbearbeiteten Zeitsignal als auch in der Einhüllenden und ihrem Integral ergibt sich eine sehr gute Übereinstimmung zwischen Messung und Simulation. Abschließend finden sich die Zusammenfassung und der Ausblick.
Schlagwörter :Biegewelle, Transmission-Line-Methode, Crashsensorsignal, Körperschall
Rechte :Dieser Text ist urheberrechtlich geschützt
Größe :V, 134 S.
 
Erstellt am :11.02.2011 - 09:44:59
Letzte Änderung :11.02.2011 - 09:45:41
MyCoRe ID :HALCoRe_document_00009796
Statische URL :http://edoc.bibliothek.uni-halle.de/servlets/DocumentServlet?id=9796