Das Modell zeigt, wie ein äußeres Ereignis, etwa eine Fahrbahnunebenheit, eine Stoßanregung auslöst. Diese führt zu einer Belastung im Fahrzeug (Antwort), die den Rahmen schädigen kann.
Das Ereignis wird durch die Überlagerung harmonischer Sinusschwingungen modelliert. Dabei gibt es eine Grundschwingung. Die Harmonischen besitzen jeweils die doppelte, dreifache usw. Frequenz der Grundschwingung.
Geschwindigkeit: beeinflusst die angenommene Dauer, Frequenz und Stärke des Ereignisses. Grundfrequenz und Harmonische: Ihre Prozentwerte bestimmen die relativen Amplituden der Frequenzanteile zueinander. Anzahl Harmonische: erhöht oder verringert den Detailgrad der Überlagerung.
Impuls / Dreieck / Rechteck: verschiedene idealisierte, vordefinierte Zeitformen.
Strecke: Jeder Klick erzeugt einen neuen, etwa 2 m langen Abschnitt. Er enthält entweder eine Schwelle mit kleinen Randunebenheiten, eine Rampe, eine kurze Folge unterschiedlich hoher Bodenwellen oder ein einzelnes Schlagloch. Schwellen werden nicht mit großen Bodenwellen kombiniert. Die korallrote gestrichelte Linie zeigt den vorgegebenen Verlauf; die helle Summenkurve seine Annäherung durch Grundschwingung und Harmonische. Eine kürzere Strecke führt bei gleicher Geschwindigkeit zu höheren Frequenzen. Mit der Anzahl der Harmonischen verändert sich die Annäherung; ihre Phasen ergeben sich aus dem Streckenverlauf.
Die Geschwindigkeit wandelt den räumlichen Abschnitt in einen zeitlichen Verlauf um: schnelleres Fahren bedeutet eine kürzere Durchfahrzeit und höhere Anregungsfrequenzen. Die Amplituden sind zur Darstellung auf die Diagrammskala normiert und entsprechen nicht einer berechneten Rad- oder Rahmenkraft.
Rauschen: ergänzt unregelmäßige Frequenzanteile.
Gleichanteil: verschiebt die Anregung um einen konstanten Wert.
Phasenverschoben: verändert die zeitliche Lage der einzelnen Schwingungen zueinander. Ohne geeignete Phasenverschiebung lässt sich beispielsweise keine Dreiecksform darstellen.
Diese Ansicht zeigt den Zeitverlauf der Anregung. Die Einzelkurven stellen die Grundfrequenz und ihre Harmonischen dar; die helle Kurve zeigt deren Überlagerung. Bei „Strecke“ ist der vorgegebene Verlauf als korallrote gestrichelte Vergleichskurve sichtbar.
Oben werden die zeitlichen Anteile gezeigt, unten die Amplituden zu den jeweiligen Frequenzen. Bei „Strecke“ ist oben die korallrote gestrichelte Vergleichskurve eingeblendet. Ein kurzer, kantiger Verlauf benötigt meist mehr hohe Frequenzanteile als ein sanfter Verlauf.
Die Antwort veranschaulicht, dass eine Belastung im Rahmen nach der Anregung durch das äußere Stoßereignis noch weiter nachschwingen kann.
Dämpfung: beeinflusst das Abklingen - hohe Frequenzen werden stärker und schneller abgedämpft.
Für die Antwort wird die Strecke als Weganregung der beiden Räder betrachtet. Federn und Dämpfer übertragen Kräfte auf den Rahmen; daraus werden drei gedämpfte Balkenschwingungen berechnet. Die Federsteifigkeit ist ein angenommener Lehrwert. Reifen, ungefederte Massen und eine vollständige Rückkopplung von Rahmen und Fahrwerk bleiben unberücksichtigt.
Eigenfrequenzen: Bei diesen Frequenzen kann der Rahmen besonders ausgeprägt schwingen. Wird eine Eigenfrequenz angeregt, erhält dieser Frequenzanteil in der modellierten Antwort ein höheres Gewicht. Die Eigenfrequenzen hängen unter anderem von Rahmengeometrie, Werkstoff und schwingender Masse ab.
Balkenschwingung: Im Modus „Automatisch“ zeigt der Balken die allgemeine Biegung über der Zeit an. Mit Zeitlupe läuft die Animation langsamer.
Wenn Eigenfrequenzen aktiviert sind zusätzlich das Nachschwingen der angeregten Eigenformen. Bei manueller Auswahl schwingen nur die gewählten Eigenformen mit jeweils eigener, zur Darstellung verlangsamter Frequenz; mehrere Eigenformen lassen sich überlagern. Die Verformung ist überhöht, keine berechnete Durchbiegung eines realen Rahmens.
Die Biegespannungen werden mit einer Wöhlerlinie verglichen. Nach der Miner-Regel summieren sich die Anteile einzelner Spannungswechsel. Die logarithmische oder lineare Achse ändert nur die Darstellung. „Äquivalente Schädigung“ ergänzt einen Vergleich gleicher Gesamtschädigung.
Werkstoff: beeinflusst die Schädigungsbewertung.
Bei „Strecke“ wird nur der Streckenverlauf in ein Frequenzspektrum zerlegt; die Übertragung durch Reifen und Fahrwerk wird nicht berechnet. Die orange Linie zeigt daher keine reale Kraft. Die Verläufe sind schematische Beispiele, keine Messungen. Eine reale Fahrbahnunebenheit, die Kraftübertragung über Reifen und Fahrwerk und die zeitabhängige Rahmenverformung werden hier nicht vollständig berechnet. Die dargestellte Antwort ist weder eine überprüfte Durchbiegungs- noch eine Spannungsprognose. Nur die Schädigungsansicht verwendet konkrete Spannungseinheiten; auch sie beruht auf vereinfachten Annahmen.
Prüfstand · Fahrphysik · Echtzeit 1× · Balken: Sollgeschwindigkeit · Pfeil ↑/↓ ändert Soll und startet Play