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Numerische Festigkeitsauslegung von Luftfedern*

  • Peter Pelz , Thorsten Brüger und Jürgen Merk
Veröffentlicht/Copyright: 28. Mai 2013
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Kurzfassung

Aufgrund der vielfältigen Vorteile von Luftfedern und insbe- sondere Luftfederdämpfern gegenüber konventionellen Federn werden diese in zunehmendem Maße in Pkw der Ober- und Mittelklasse eingesetzt. Die Komplexität des Gesamtsystems sowie die eingesetzten Werkstoffe erfordern aufwendige Betriebsfestigkeitsanalysen. Die Notwendigkeit der Reduktion von Entwicklungszeiten und -kosten bei erhöhten Anforderungen an das System Luftfeder bedingt den Einsatz numerischer Verfahren. Im nachfolgenden Beitrag wird zunächst das Bauteil Luftfeder in seinen Kom- ponenten beschrieben und auf die, aus Sicht der Betriebsfestigkeit, relevanten Spezifika eingegangen. Begleitet von möglichen Schadensmechanismen/-bildern wird die historische Entwicklung der Luftfederberechnung dargestellt. Es wird gezeigt, wie Schadensmechanismen durch Simulation vorhergesagt werden können. Gleichzeitig werden die aktuellen Grenzen der Berechnung dargestellt.

Abstract

Due to the significant functional and comfort advantages of air springs and air dampers compared to coil springs they are used more and more for suspension systems. The complexity of the system together with the non trivial material behaviour requires laborious tools to analyse and predict the lifetime of the air spring. It is shown, that numerical development methods are one way to cope with shortened development cycle times and increasing demands on the air suspension system. In the following article the air spring system is described in its components with an emphasis on those qualities which are most important for the life time of the suspension system. The chronological development of simulation methods is shown up the present stage. Along typical failure reasons the use of different methods is shown. Deficiencies in the current methods are discussed.


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Dieser Beitrag erschien bereits im DVM-Bericht 133 — Betriebsfestigkeit in der Virtuellen Produktentwicklung.

Prof. Dr.-Ing. Peter Pelz studierte Allgemeinen Maschinenbau an der TH Darmstadt. Anschließend arbeitete er als Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Fachgebiet Technische Strömungslehre sowie Strömungslehre und Aerodynamik der TU Darmstadt. 2000 promovierte er zum Dr.-Ing. an der TU Darmstadt. Bis 2003 war er Gruppensprecher Strömungsmechanik bei den Freudenberg Forschungsdiensten KG, Weinheim. Danach übernahm er die Leitung der Vorentwicklung Federbein und Fahrwerk der Vibracoustic GmbH & Co. KG, Hamburg. Seit 2006 ist er Professor an der TU Darmstadt und leitet dort das Fachgebiet Fluidsystemtechnik.

Dipl.-Math. Thorsten Brüger studierte Mathematik und Informatik an der Universität Hamburg. Nach seinem Diplom 1994 arbeitete er in der Zentralabteilung Technische Datenverarbeitung (Modellbildung und Simulation) bei der Phoenix AG. 1999 wurde er zum Leiter Team Simulation der Phoenix AG bestellt und übernahm anschließend die Position des Technischen Leiters bei der Intech Thüringen GmbH (Innovationszentrum der Phoenix AG). 2004 wechselte er zur Vibracoustic GmbH & Co. KG und wurde dort Leiter der FEM/Lebensdauer. Seit 2007 ist er noch für das Prüfwesen verantwortlich.

Dr.-Ing. Jürgen Merk studierte Luft- und Raumfahrttechnik an der Universität Stuttgart. Nach seinem Studium war er Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Statik und Dynamik der Luft- und Raumfahrtkonstruktionen der Universität Stuttgart. 1996 promovierte er zum Dr.-Ing. an der Universität Stuttgart. Anschließend trat er in die AUDI AG, Ingolstadt, ein und arbeitete zuerst als Entwicklungsingenieur auf dem Gebiet CAE für Gesamtfahrzeugdynamik und -akustik. Seit 2000 ist er Versuchsingenieur im Bereich Betriebsfestigkeit.


Literatur

1 P.Pelz, J.Buttenbender: The dynamic stiffness of an air spring, International Conference on Noise & Vibration Engineering – ISMA (2004), Leuven, BelgiumSuche in Google Scholar

2 T.Brüger: Präzise Methoden zur Lebensdauervorhersage von Gummifedern im Fahrwerk, MIC Fachtagung Federn und Dämpfungssysteme im Fahrwerk, München (2006)Suche in Google Scholar

3 E.Cerda, L.Mahadevan: Geometry and physics of wrinkling, Phys. Rev. Lett. 90, 07430210.1103/PhysRevLett.90.074302Suche in Google Scholar PubMed

Online erschienen: 2013-05-28
Erschienen im Druck: 2007-09-01

© 2007, Carl Hanser Verlag, München

Heruntergeladen am 11.10.2025 von https://www.degruyterbrill.com/document/doi/10.3139/120.100827/html
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