Aufgrund immer kürzerer Entwicklungszeiten und hoher Lizenzkosten besteht der Wunsch nach möglichst schnell laufenden Berechnungen bei gleich bleibender Aussagegüte. Im Rahmen eines Forschungsprojektes erarbeitete CAE-Spezialist TECOSIM deutliche Einsparpotenziale bei der Berechnung von Crashsimulationen.

1. Reduzierung der Rechenzeit bei
Crashsimulationen
Kurzzusammenfassung der Forschungsprojekt-Ergebnisse

2. Größere Detaillierung erfordert mehr Rechenleistung
1. AUSGANGSSITUATION
| Rechenzeitreduzierung von Crashmodellen2 | Mai 2016
§ Heutige Fahrzeugmodelle für die Crashsimulation beinhalten circa drei Millionen
Elemente und rechnen je nach Code und Hardware zwischen 24 und 48 Stunden
§ Um besondere Effekte abbilden zu können besteht der Wunsch nach einer weiteren
Detaillierung
§ Dies hätte eine weitere Erhöhung der Rechenzeit zufolge
§ Aufgrund immer kürzerer Entwicklungszeiten und hoher Lizenzkosten besteht der
Wunsch nach möglichst schnell laufenden Berechnungen bei gleich bleibender
Aussagegüte

3. Ziele und Vorgaben des TECOSIM-Forschungsprojektes
2. AUFGABENSTELLUNG
| Rechenzeitreduzierung von Crashmodellen3 | Mai 2016
Das Projekt wurde vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) im Rahmen
des Innovationsprogrammes Mittelstand (ZIM) gefördert und verfolgte folgende Ziele:
§ Betrachtung von Crashmodellen im Code ABAQUS
§ Senkung der Rechenzeit um circa 30 Prozent
§ Mindestens gleich bleibende Aussagekraft/Validität der Modelle
§ Geringer Anpassungsaufwand vorhandener Modelle

4. Methode und Vorgehen
3. LÖSUNGSANSÄTZE
| Rechenzeitreduzierung von Crashmodellen4 | Mai 2016
§ Teile des Modells, die beim entsprechenden Lastfall keinen Einfluss auf die Ergebnisse
haben, werden als Rigid-Body abgebildet. Dieser ist ideal starr und benötigt daher
kaum Rechenzeit
§ Selbstständige Auflösung der Rigid-Bodys, sobald das Bauteil in die Verformungs-
Einflusszone gerät
§ Nutzung der Multi-STEP und Restart-Funktion in ABAQUS, um die Auflösung zu
ermöglichen und das Modell mit aktuell vorliegenden Randbedingungen neu zu starten
§ Prüfung der Methodik an Ersatzmodellen und Übertragung auf ein Gesamtfahrzeug

5. Voruntersuchungen an Teilmodellen
4. PROJEKTBESCHREIBUNG/ UMSETZUNG
| Rechenzeitreduzierung von Crashmodellen5 | Mai 2016
§ Testen der Methodik: „Rigid auf deformierbar
umschalten“ an einem einfachen Vierkantrohr
§ Herausforderung: Elementeigenschaften lassen sich
zwischen zwei ABAQUS-Steps nicht ändern
§ Lösung: Auslesen der vorliegenden Spannungen und
Knotengeschwindigkeiten und Übertragung dieser per
Skript auf ein aktualisiertes Modell
§ Übertragung der Erkenntnisse auf ein Teilmodell
(Fahrzeugfrontend 56 km/h gegen starre Wand)
Methodentest: Vierkantrohr
fliegt gegen starre Wand
Frontend eines TEC|BENCH Modells

6. Überprüfung der Methode an einem Gesamtfahrzeugmodell
4. PROJEKTBESCHREIBUNG/ UMSETZUNG
| Rechenzeitreduzierung von Crashmodellen6 | Mai 2016
§ Ein Rigid-Body pro Include
(Modellierungsaufwand gering halten)
§ Das Stoßfänger-Include wird als einziges nicht
Rigid gesetzt. Treten dort minimale Spannungen
auf, werden alle angrenzenden Includes von
Rigid auf deformierbar gesetzt, usw.
§ Potential: Feinere Unterteilung in mehr Rigid-
Bodys, da die Rohkarosserie durch das gesamte
Fahrzeug reicht und so sehr früh auch Rigids im
hinteren Bereich umgeschaltet werden
Aufteilung in Rigid-Bodys nach Includes –
Optimierungspotential: Unterteilung der
Rohkarosserie in mehrere Includes
TEC|BENCH Modell: 520.000 Knoten und 2,8
Millionen Freiheitsgrade

7. Deutliche Rechenzeitersparnis
§ Eine Rechenzeitersparnis von knapp 20 Prozent im Teilmodell und knapp zehn Prozent
im Gesamtfahrzeugmodell bei fast identischen Ergebnissen
§ Mit einer geschickteren Rigid-Body-Aufteilung, unabhängig von den Includes ließen
sich weitere Ersparnisse erreichen
§ Die Methode kann zudem auf verschiedene Lastfälle (Front/Seite/Heck) angepasst und
optimiert werden
5. ERGEBNISSE UND AUSBLICK
| Rechenzeitreduzierung von Crashmodellen7 | Mai 2016

8. TECOSIM Technische Simulation GmbH
Wolfgang Woost
General Manager
Wilhelm-Wagenfeld-Str. 3
D-80807 München
Tel +49 (0)89 552 679-17
Fax +49 (0)89 552 679-22
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