Titelaufnahme

Titel
Objektorientierte Modellierung und dynamische Co-Simulation mit CATIA V6 am Beispiel von Kraftfahrzeugsystemen / von Peter Smolek
VerfasserSmolek, Peter
Begutachter / BegutachterinEcker, Horst ; Breitenecker, Felix
Erschienen2013
UmfangVIII, 121 S. : Ill., graph. Darst.
HochschulschriftWien, Techn. Univ., Dipl.-Arb., 2014
Anmerkung
Zsfassung in engl. Sprache
SpracheDeutsch
DokumenttypDiplomarbeit
URNurn:nbn:at:at-ubtuw:1-62526 Persistent Identifier (URN)
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Objektorientierte Modellierung und dynamische Co-Simulation mit CATIA V6 am Beispiel von Kraftfahrzeugsystemen [2.62 mb]
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Zusammenfassung (Deutsch)

Die Vernetzung von verschiedenen Stationen der virtuellen Produktentwicklung eröffnet neue Wege für Innovation und Effizienz. Beispielsweise trägt eine Verbindung von Computer-Aided Design (CAD) mit physikalischer Systemsimulation dazu bei, bereits in der Entwurfsphase systematisch Auswirkungen eines Bauteils auf das Gesamtsystem analysieren zu können. Ein derartiger Zugang erfordert neuartige Simulationsansätze, etwa im Rahmen einer Cooperative-Simulation (Co-Simulation). In diesem Sinne ist das Ziel der Arbeit, die Möglichkeiten der Co-Simulation mit CATIA V6 Dynamic Behavior Modeling zu beleuchten. Aufbauend auf den Grundlagen der akausalen, objektorientierten Modellierung mit Modelica werden mögliche Implementierungen von Co-Simulation diskutiert. Zwei verschiedene Ansätze der Einbindung von CATIA V6 in die Berechnung, vor allem in Hinblick auf den Zugriff auf Geometrie-Daten aus CAD-Modellen, werden vorgestellt und bewertet. Auf Basis von Studien zu Implementierung, auftretenden Fehlern und Flexibilität der Auswahl an Simulatoren wird das Building Controls Virtual Test Bed (BCVTB) als Software-Backbone dem Functional Mockup Interface (FMI) vorgezogen. Um eine effiziente Simulation zu gewährleisten, wird eine Methode zur Parallelisierung der Co-Simulation untersucht. Als Anwendungsbeispiel demonstriert das Modell eines Kraftfahrzeugs die Möglichkeiten der Co-Simulation in Verbindung mit CATIA V6. Der Einsatz der Modelica-Sprache in der Dynamic-Behavior-Modeling-Umgebung erlaubt es dabei, die notwendigen mechanischen Komponenten objektorientiert zu implementieren. Spezieller Wert wird auf die Umsetzung der Räder gelegt, vor allem im Hinblick auf flexible Einsetzbarkeit des gesamten Modells. Der Antrieb wird als datenbasiertes Modell über eine Motorkennlinie in MATLAB aufgebaut, das Hauptgetriebe ist durch die Parameter der Getriebeübersetzung enthalten. Die Wahl des Gangs kann durch einen Statechart in Stateflow übersichtlich abgebildet werden. Verschiedene Szenarienrechnungen beleuchten das Verhalten des Modells genauer und zeigen Vor- und Nachteile sowie Anwendbarkeit und Grenzen der gewählten Modellierungsansätze auf. Aufbauend auf den verwendeten Methoden werden dabei Möglichkeiten aufgezeigt, wie Co-Simulation mit CATIA V6 zukünftig im Prozess der Produktentwicklung eingesetzt werden kann.

Zusammenfassung (Englisch)

The connection of the different aspects in the process of virtual product development offers new potential for innovation and efficiency. For instance, the combination of Computer-Aided Design (CAD) and physical systems simulation helps analysing the effects of a component on the entire system in the design stage. This idea requires advanced approaches in computational engineering, for example through Cooperative- Simulation (Co-Simulation). In this context the main goal of this study is to investigate the possibilities of Co-Simulation with CATIA V6 Dynamic Behavior Modeling. Starting with the basic principles of acausal, object-oriented modeling with Modelica, methods of implementing a Co-Simulation are discussed. Two different approaches for integrating CATIA V6, especially with regard to accessing the geometry data of CAD models, are presented and assessed. By examining methods of implementation, simulation errors and flexibility of simulator choices, the Building Controls Virtual Test Bed (BCVTB) is preferred to the Functional Mockup Interface (FMI). To ensure efficient computation, a method for parallelisation of a Co-Simulation is investigated. As an example, the model of a motor vehicle demonstrates the possibilities of Co-Simulation in connection with CATIA V6. The application of the Modelica language allows an object-oriented description of mechanical components. Special attention is paid to the model of the wheel, specifically on the flexible usage with regard to the whole automobile. The engine is implemented as a data-based model in MATLAB, based on its characteristic behaviour. The main gear box is incorporated by inclusion of the transmission ratios. The selection of the gear can be represented as a state chart in Stateflow. Various scenarios are simulated and the behavior of the model with the pros and cons of the chosen approaches are discussed. The possibilities and limitations of the applicability of the model are shown. With the presented methods, future potential of using Co-Simulation with CATIA V6 for virtual product development arises.