MSC Software | CASE STUDY

Formula Student Team setzt auf dynamische Mehrkörpersimulation

Case Study: HorsePower Hannover

Interview with Rebecca Berthold, Team Fahrwerk-Simulation, HorsePower Hannover e.V.

Adams in der Fahrzeugentwicklung

Das Formula Student Team der Gottfried Wilhelm-Leibniz-Universität Hannover nutzt die Unterstützung durch MSC Software, um die Entwicklung seiner Rennwagen nachhaltig zu professionalisieren. Seit der Saison 2018/2019 wird dafür die Mehrkörperdynamiksoftware Adams entwicklungsbegleitend eingesetzt. Die führende Simulationssoftware der Automobilindustrie eröffnet dem Team HorsePower Hannover neue Möglichkeiten, die Auslegung des Fahrwerks zu optimieren. Ein Ergebnis: Die Studentinnen und Studenten gehen mit mehr Selbstvertrauen in die technischen Abnahmen des Wettbewerbs, denn erfolgreich simulierte Testsituationen schützen vor bösen Überraschungen.

MSC Software bietet Formula Student Teams in aller Welt kostenfrei die Nutzung des Automatic Dynamic Analysis of Mechanical System, Adams, inklusive des Moduls „Car“ und spezieller Templates und Datenbanken für Fahrzeuge nach Formula Student-Vorgaben. Die Software analysiert das Bewegungsverhalten dreidimensionaler mechanischer Systeme. HorsePower Hannover setzte die Software erstmals ein, um die Designentscheidungen beim Rennwagen eH18 nachzurechnen. Die Möglichkeiten und Ergebnisse überzeugten und so profitierte die Entwicklung des neuen eH19 von Beginn an von der Modellierung in Adams.

Team HorsePower Hannover

„Wir planen zukünftig einen deutlich intensiveren Einsatz von Adams. Dabei legen wir Projekte wie die Co-Simulation von Fahrwerk und Aerodynamik oder die Nutzung eines vereinfachten Modells für einen Fahrsimulator als Forschungsarbeiten an, damit unsere Nachfolger im Team hier voll einsteigen können.“

Rebecca Berthold, Team Fahrwerk-Simulation, HorsePower Hannover e.V.

Beschleunigungstest und SkidpadBeim Vorgängerfahrzeug konnte die Simulation mit Adams nur noch in die Konzeptpräsentation im statischen Teil des Formula Student-Wettbewerbs eingehen. Doch ab der Generation eH19 werden über die Software bereits entwicklungsbegleitend Entscheidungsgrundlagen für die Auslegung des Fahrwerks geschaffen. „Was wir bisher nur grob abschätzen konnten, können wir jetzt detailliert anhand eines dynamischen Modells simulieren“, sagt Rebecca Berthold, Mitglied des Fahrwerksteams. „Insbesondere die Unterschiede zwischen dem Verhalten im Beschleunigungstest und dem Skidpad-Test mit seinen starken Querbeschleunigungen konnten wir sehr gut untersuchen.“

Die Studentinnen und Studenten erarbeiteten sich durch die Simulation ein profundes Wissen über das Verhalten von Fahrwerk, Reifen und Dämpfungssystem. Wichtig dabei: Das Modell wurde durch Messungen am realen Fahrzeug validiert. Als die Konstruktion in die Simulationssoftware eingepflegt wurde, bestand das Modell zunächst aus idealisierten Starrkörpern. Auf einem Teststand wurden Einfederungstests durchgeführt und das Fahrzeug dabei vermessen. So lassen sich Fertigungsabweichungen erkennen und auf das Modell übertragen. Zudem war nun bekannt, wie stark sich welche Bauteile unter realer Belastung verformen – Materialeigenschaften, die dann im Modell so weit berücksichtigt werden, bis die Abweichungen der Kennlinien aus realem Test und Simulation auf ein vertretbares Maß reduziert waren.

Highlights:

Produkt: Adams

Industrie: Fahrzeugtechnik

Projekt:

• Anpassung der Fahrwerksauslegung eines elektrischen Rennwagens

• Validierung des Modells mithilfe von Teststandkennlinien

• Simulation von Testsituation im Formula Student-Wettbewerb

„Elchtest“-Pleiten vermeidenZu den vielen Abnahmetests, denen sich die studentischen Rennwagen stellen müssen, zählt auch ein Kipptest auf einer schiefen Ebene. „Wir waren Zeuge, wie der Wagen eines anderen Teams bei diesem Test versagte und nachträglich Stahlplatten unter das Fahrzeug geschweißt werden mussten, um den Schwerpunkt zu senken – eine Katastrophe für die Entwickler eines

Simulation des Gesamtfahrzeuges eH19 mit Adams

Arbeitsplatz der Studenten an der Gottfried Wilhelm-Leibniz-Universität Hannover

Vorderradaufhängung simuliert mit Adams

Straßentests mit eH19

FSH*2019JUN*CS

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Mehr Informationen über Adams: www.mscsoftware.com/de/adams

gewichtsoptimierten Fahrzeugs“, erinnert sich Rebecca Berthold. Team HorsePower Hannover war sich zwar sicher, dass ihre um den Fahrer verteilte Unterbringung der Batterien dem elektrischen Rennwagen den nötigen tiefen Schwerpunkt verschaffte, doch dank der Simulation des Tests in Adams hatten sie früh Gewissheit: eH19 wird nicht kippen.

Die LösungDas Formula Student-Team der Universität Hannover hat erkannt, dass die dynamische Mehrkörpersimulation eine völlig neue Qualität der Entscheidungsgrundlagen bietet. Die Auslegung des Fahrwerks basiert nun auf Berechnungen, die ohne Unterstützung durch die leistungsstarke Software nicht möglich wären. Ein Projekt von noch deutlich höherer Komplexität ist bereits fest eingeplant und als Studienarbeit ausgeschrieben: Das Team hat mit seinen Aerodynamikbauteilen einen sehr guten Abtrieb erreicht. Nun soll das Verhalten des Fahrzeugs in einer gemeinsamen Simulation von Fahrwerk und Aeropaket genauer erforscht und verbessert werden.

Eine spezielle Herausforderung für Formula Student-Team ist es, dass ihre Mitglieder nur eine begrenzte Zeit mitarbeiten können. Danach fordern Studienfortschritt und Prüfungen wieder Priorität. Durch die Planung künftiger Simulationsprojekte wollen die begeisterten Nutzer aus dem Fahrwerksteam die Verwendung von Adams bei HorsePower Hannover tradieren und vertiefen. „MSC hat uns hervorragend unterstützt, wir haben jederzeit telefonische Hilfe bekommen“, lobt Rebecca Berthold den Sponsor. „Ich kann meinen Nachfolgerinnen im

HorsePower-Rennstall die Modellierung des Fahrzeugs in Adams nur wärmstens empfehlen. Man gewinnt ein besseres Verständnis für die Zusammenhänge, vermeidet viele Fehlentscheidungen und optimiert das Fahrzeug als Ganzes.“

Über HorsePower HannoverMehr Informationen über HorsePower Hannover:

www.horsepower-hannover.de