Elastische Mehrkörpersimulation - LIEBHERR

Im Auftrag der Firma LIEBHERR Aerospace führte das Institut EMS eine Mehrkörpersimulation mit elastischen Bauteilen für den Lenkantrieb des Airbus A350 Bugfahrwerks durch. Ziel der Projektarbeit war es, ein Simulationsmodell aufzustellen, mit dem das dynamische Verhalten unter Berücksichtigung der Reibkontakte möglichst präzise wiedergegeben werden kann. Mit Hilfe des MKS-Programms ADAMS wurde die Modellierung so lange verfeinert, bis die Simulationsdaten eine ausreichende Übereinstimmung mit ersten Prüfstanddaten ergab

Problemstellung

Um die Sicherheit von Luftfahrtsystemen zu gewährleisten, müssen alle Bauteile bis ins Detail umfangreichen Entwicklungs- und Qualifikationstest unterzogen werden. Durch moderne Simulationsmethoden können jedoch immer mehr dieser Versuch durch komplexe Berechnungen ersetzt werden. Dies spart nicht nur Kosten, sondern bietet auch eine grössere Transparenz der technischen Vorgänge. Bauteile können dadurch in einem frühen Entwicklungsstadium bereits optimal gestaltet werden.

Konzept

Bei einer Mehrkörpersimulation ist es wichtig, die Anzahl der Freiheitsgrade auf das notwendige Minimum zu beschränken, um akzeptable Rechenzeiten zu erhalten. Andererseits muss gewährleistet sein, dass alle relevanten Effekte beschrieben sind. Bei elastischen Bauteilen, die in Finite-Elemente-Analysen mehrere 100‘000 Freiheitsgrade besitzen, wird dies zu einer grossen Herausforderung. Mit Hilfe verschiedener mathematischer Verfahren, die auf der Craig-Bampton-Methode aufbauen und im MKS-Programm ADAMS implementiert sind, kann eine erhebliche Systemreduktion erzielt werden. Mit dieser Vorgehensweise und speziellen User-Routinen war es auch möglich, flächig angreifende Reibkontakte auf elastischen Bauteilen mit hinreichender Genauigkeit zu beschreiben

Anwendungen

Mit Hilfe der MKS-Simulation konnten die ersten Testergebnisse sehr gut wiedergegeben werden. Damit steht ein verifiziertes Simulationsmodell zur Verfügung, mit dem diverse Designvariationen wesentlich schneller als durch Versuche bewertet werden können. Aufbauend darauf können Modellerweiterungen durchgeführt werden. Damit konnte ein kleiner Beitrag für ein technisch ausgereiftes Bugfahrwerk geleistet werden, das Liebherr Aerospace für den neuen Airbus A350 liefern wird.