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• Gesamtfahrzeug
• Fußgängerschutz
• FMH / Kopfaufprall
• Halter / Verbindungen
• Fan-Blade-Off
• Probenversuche
• Durchschlag
• Schraubenauszug

Gesamtfahrzeug
Bei der Entwicklung neuer Fahrzeuge sind im Hinblick auf die Struktursteifigkeit der Karosserie eine Reihe von gesetzlich vorgeschriebenen Prüfungen zu berücksichtigen, die bei einem Unfall einen ausreichenden Überlebensraum für die Insassen sicherstellen sollen.
Aufgrund der Vielzahl dieser vorgeschriebenen Tests, wie Front-, Side- und Rear- sowie Roof- Impact, ist die Crash Simulation innerhalb der Entwicklung neuer Fahrzeuge heute unumgänglich, um die Sicherheit wirtschaftlich gewährleisten zu können.
Einer dieser vorgeschriebenen Versuche ist der hier vereinfacht dargestellte Pfahlaufprall oder Side-Pole-Impact, bei dem das Fahrzeug seitlich gegen eine starre Barriere geschleudert wird, wie dies beispielsweise beim Aufprall auf einen Baum der Fall ist.

Fußgängerschutz
Beim Fußgängerschutz geht es darum, Verletzungen von Fußgängern und heute auch verstärkt Radfahrern („VRU“, vulnerable road users) bei einer Kollision mit einem PKW durch eine geschickte Gestaltung der Fahrzeugfront zu vermeiden oder zumindest in ihrer Schwere zu mindern.
Dies geschieht zum einen durch passive Maßnahmen, wie der simulationsgestützten gezielten Auslegung der Struktursteifigkeit sowie von Freiräumen oder Absorbern unterhalb der Struktur. Zum anderen kommen aktive Schutzeinrichtungen zum Einsatz, bei denen zum Beispiel sich anhebende Motorhauben oder Airbags an der Windschutzscheibe den Deformationsraum bei der Kollision des Kopfes mit steifen Fahrzeugstrukturen vergrößern.

FMH / Kopfaufprall
Im Interior leistet die Simulation im Hinblick auf die passive Sicherheit von Fahrzeugen einen wesentlichen Beitrag, um die Insassen bei einem Unfall ausreichend vor Verletzungen beispielsweise im empfindlichen Kopfbereich zu schützen. Dies ist auch das Bestreben gesetzlicher Anforderungen und Richtlinien wie FMVSS201 und UN R21, die es im Fahrzeuginnenraum zu erfüllen gilt.
Die Simulation wird im Bereich des Innenraums zur sinnvollen Gestaltung von Säulen und Dachstrukturen sowie zum gezielten Einsatz von Freiräumen und Absorber- bzw. Deformationselementen genutzt.

Halter / Verbindungen
Die Simulation bietet im Automotive Bereich wie auch im allgemeinen Maschinen- und Anlagenbau ein weites Feld an Anwendungsmöglichkeiten, um Strukturen in den verschiedensten Belastungssituationen zu untersuchen und zu optimieren. Beispiele für die Betrachtung reiner Belastungen sind Halter und Griffe in einem Fahrzeug, etwa Haltegriffe in einem Omnibus, an denen sich die Fahrgäste festhalten können.
Darüber hinaus können Belastungen in Kombination mit bestimmten Bewegungsabläufen untersucht werden. Eine solche kombinierte Betrachtung bietet sich beispielsweise an bei Griffen oder Verbindungen an Türen, Klappen und Hauben im Fahrzeug wie auch bei Füge- und Pressverbindungen im Maschinenbau, bei denen gewisse Bewegungsabläufe in ihrer Kinematik sowie die strukturelle Belastung selbst mittels der Simulation betrachtet werden.

Fan-Blade-Off
Beim Fan-Blade-Off-Test wird gezielt ein Blatt des Fans eines Strahltriebwerks bei voller Drehzahl abgesprengt. Damit das Triebwerk eine Zulassung erhält, muss zum einen das abgesprengte Blatt innerhalb des Gehäuses zurück gehalten werden und zum anderen das Triebwerk die resultierende Unwucht ertragen können. Im Hinblick auf Kosten und Entwicklungszeiten leisten solche Fan-Blade-Off-Simulationen heute einen wesentlichen Beitrag in der Entwicklung moderner Triebwerke, um am Ende des Entwicklungsprozesses einen einzigen, erfolgreichen Qualifikationstest durchführen zu können.

Probenversuche
Um das nichtlineare, elastisch-plastische Verformungs- und Versagensverhalten von Werkstoffen bis hin zum Bruch in der Materialdefinition für die Simulation ausreichend genau zu beschreiben, bedarf es zumindest verschiedener Zugversuche an Proben bei unterschiedlichen Temperaturen und Dehnraten. Ergänzt werden diese Informationen idealerweise durch Ergebnisse aus Scher-, Torsions-, Biege- und Druckversuchen, um neben der nahezu einachsigen Belastung im Zug das Verhalten wie auch das Versagen der Werkstoffe unter der Mehrachsigkeit (Triaxialität) zu erfassen.

Durchschlag
Beim Aufprall eines Projektils oder auch eines Bruchstückes aus dem Rotor einer Turbomaschine auf umgebende Strukturen bzw. Gehäusewände treten hoch dynamische Belastungen auf. Insbesondere im Falle eines Durchschlages ist die Komplexität der Belastung so groß, dass eine Materialbeschreibung nur auf Basis von Probenversuchen meist nicht ausreichend ist. Hier werden Durchschlag- oder Beschussversuche von Platten nötig, um die Materialmodelle umfangreich beschreiben und validieren zu können.

Schraubenauszug
Die Schraube und ihre Verbindung stellt im Maschinen- und Anlagenbau ein vielseitiges und gut bekanntes Verbindungselement dar, dessen Dimensionierung sich an der VDI Richtlinie 2230 für den üblichen, dauerfesten Betrieb orientiert. In der dynamischen und komplexen Belastung der Schraube bis zum Bruch bedarf es darüber hinaus der Simulation, um lokale und nichtlineare, plastische Effekte zu erfassen. Im Abgleich von Simulation und Versuch können hierzu qualifizierte CAE Modelle erstellt werden, die dann die Auslegung von Schraubenverbindungen unter Extrembelastungen ermöglichen.