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Gekoppelte Simulation und Optimierung für robustes virtuelles Fahrzeugdesign



Fahrzeugentwicklung der Zukunft

Kabelstrang in einem Fahrzeug-CAD-Modell

Fahrzeuge werden in immer kürzeren Zyklen entworfen und produziert. Virtuelles Kraftfahrzeugdesign steht für den Trend, Fahrzeuge weitgehend am Rechner zu entwickeln. Um Zeit und Kosten zu sparen weichen reale Prototypen und Versuche weitgehend dem Entwurf und Test im Virtuellen. Auch sind Fahrzeuge längst kein einfaches Fortbewegungsmittel mehr, vielmehr garantiert eine ausgereifte Elektronik im Zusammenspiel mit komplexen mechanischen Komponenten eine Vielfalt von Funktionen. Die bordeigenen elektrischen und elektronischen Systeme werden immer komplexer – Stichworte sind u. a. der Ersatz hydraulischer Bremssysteme durch elektromechanische Komponenten („brake by wire“), die Einführung (rein) elektronischer Radsteuerungen („steer by wire“) oder Antriebskonzepte für Hybrid- und Elektrofahrzeuge.


Industrierelevante Implementierung

Das Verbundprojekt SOFA hat es sich zum Ziel gesetzt, mit Hilfe von mathematischen Verfahren Computersimulationen zum Fahrzeugverhalten zu vereinfachen und die Entwicklung von Fahrzeugen und Fahrwerken zu optimieren.In SOFA werden komplizierte Simulationsmodelle durch einfachere, schnellere ersetzt und damit die Beschleunigung des gesamten Entwicklungsprozesses von Fahrzeugen unterstützt.


Dazu  werden Modellbildungen, Modellanalysen und Methoden entwickelt, die eine robuste Co-Simulation der gekoppelten Systeme auf Basis vorhandener Softwarepakete ermöglichen, sowie Alternativen im Bereich monolithischer Simulationen anbietet, falls eine Co-Simulation nicht möglich ist. Darüber hinaus sollen Methoden für eine effektive multikriterielle Optimierung solch gekoppelter Systeme entwickelt und in Form von Softwaretools bereitgestellt werden.


Kooperation von Universitäten, Anwendern und Entwicklern

In SOFA arbeiten Universitäten und Praxispartner gemeinsam an Lösungen für die Herausforderungen der Fahrzeugentwicklung der Zukunft. SOFA wird Methoden und Softwaretools entwickeln für effektive und robuste Simulation und Optimierung gekoppelter Multiphysikprobleme im Kraftfahrzeugdesign, die bisher noch nicht in dieser Komplexität behandelt wurden.

Ziel ist es, die in SOFA entwickelten Modelle zur Kopplung von partiellen Differentialgleichungen und differential-algebraischen Gleichungen erstmals aus dem mathematischen Forschungsbereich industrierelevant zu implementieren.