Abstract:

Die Eigenschaften (Steifigkeit, Masse...) einer Fahrzeugstruktur werden wesentlich durch diese Knotenelemente bestimmt. Die Knoten verbinden die einzelnen Profile des Space Frames miteinander. Im Rahmen dieser Arbeit soll ein Space Frame Knoten so optimiert werden, dass er bei definierten Lastfällen eine ausreichend hohe Festigkeit und Steifigkeit aufweist, bei gleichzeitig möglichst geringem Gewicht. Der Werkstoff, aus dem dieser Knoten besteht, ist Aluminium. Als Referenzstruktur zur Bearbeitung dieser Arbeit dient ein Knotenbauteil einer BMW C1 Struktur. Dazu wird zunächst eine vereinfachte Darstellung einer solchen Rahmenstruktur betrachtet und eine Liste der darin vorhandenen Knoten erstellt Anschließend wird ein Referenzdesign des Knotens in CATIA erstellt. Der Knoten soll als ein gefrästes Bauteil ausgeführt werden. Anhand dieses Referenzdesigns werden mögliche Designvariablen identifiziert. Die Optimierung erfolgt durch die Methode des „Design of Experiments“. Es werden zwei Lastfälle definiert. Verschiedene Kombinationen von Designvariablen werden festgelegt und dann mit Hilfe einer FEM – Analyse hinsichtlich Masse, Steifigkeit und Festigkeit unter diesen beiden Lastfällen untersucht. Abschließend werden die Ergebnisse der FEM – Analyse ausgewertet. Es werden die Designvariablen mit dem größten Einfluss auf die Masse, Spannungen und Verformungen des Knotens identifiziert und abschließend werden noch mögliche optimale Designs präsentiert.