Kraftfahrzeugtechnik
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In dieser Arbeit wurden ausgewählte EES-Methoden auf ihre üblichen Anwendungsbereiche und Grenzen untersucht und diese mit den EES-Werten der GIDAS-Datenbank verglichen. Es wurde deutlich, dass die ausgewählten EES-Methoden über modellspezifische oder anwendungsspezifische Grenzen verfügen. Um die Grenzen der EES-Methoden und die dadurch entstehenden Unsicherheiten gering zu halten, wurden stets zwei EES-Methoden miteinander kombiniert. In einer vom Verfasser entwickelten Qualitätsbetrachtung wurden die Ergebnisse der EES-Methoden zueinander bewertet. Weiterhin wurde der EES-Wert der GIDAS in den Qualitätssicherungsprozess einbezogen und bewertet. Für diese Qualitätsbetrachtung wurde die Realunfalldatenbank der GIDAS zum Stand Juni 2022 bereitgestellt. Die Datenbank hatte zum benannten Zeitpunkt einen Umfang von 55955 Datenbankeinträgen. Diese wurde nach unterschiedlichen Kriterien untersucht, wie beispielsweise nach häufigen Fahrzeugtypen, Anstoßbereich und angegebenen EES-Wert. Nach erfolgter Datensichtung wurden vier Fahrzeugtypen der Kompaktklasse und vier Fahrzeugtypen der Kleinwagenklasse ausgewählt. Aus diesen zwei Fahrzeugklassen wurden insgesamt 40 GIDAS-Fälle für die Qualitätssicherung ausgewählt.
In dem Qualitätssicherungsprozess wurden vier übliche, praktikable und reproduzierbare EES-Methoden verwendet. Dabei handelt es sich um Methoden mit unterschiedlichen Lösungsansätzen. Durch die Kombination von visuellen Methoden wie der Expertenschätzung und dem visuellen Vergleich mit mathematischen Methoden wie dem 3D-EES-Modell und der Crash3-Methode können objektive Ergebnisse erzielt werden. Andere Methoden wie die FE-Methode, die Energieraster-Methode und die Faustformel konnten nicht in den Qualitätssicherungsprozess einbezogen werden. Grund dafür sind teilweise veraltete und unzureichende Modellannahmen. Weiterhin wurden ausschließlich Methoden genutzt, die zugänglich und öffentlich publiziert wurden. Das fördert die Objektivität und Nachvollziehbarkeit.
Es wurde überprüft, ob der EES-Wert mit den ausgewählten EES-Methoden dieser 40 GIDAS-Fälle ermittelt werden konnte. Die Expertenschätzung konnte in 39 von 40 aus-gewählten GIDAS-Fällen durgeführt werden. Grundsätzlich ist eine EES-Bewertung mit der Expertenschätzung immer dann möglich, wenn der Untersuchungsfall über ausreichende Fotodokumentationen und Fahrzeugdaten, wie Masse und Fahrzeugtyp verfügt. Die Expertenschätzung wurde auf der Plattform ReconData durchgeführt. Auf dieser Grundlage wurde die Differenz zwischen dem EES-Wert der GIDAS-Datenbank und dem Ergebnis der Expertenschätzung ausgewertet. Die Differenz lag im Mittel bei 23,59 %. Weiterhin wurden Betrachtungen zur Entwicklung des Energieverhältnisses und der Anzahl der schätzenden Experten durchgeführt.
Mit der Crash3-Methode konnten 13 GIDAS-Untersuchungsfälle bewertet werden. Da-bei wurden auch die Differenzen zwischen dem EES-Wert der GIDAS-Datenbank und dem berechneten EES-Wert mit dem Crash3-Modul dargestellt. Die Abweichung lag bei 25,24 %. Innerhalb dieser Arbeit wurden ausschließlich Crashtests verwendet, die hinsichtlich des Fahrzeugherstellers, Fahrzeugtyps und des Baujahres übertragbar gewesen sind. Aufgrund modularer und herstellerübergreifender Bauweisen können auch Crashtests anderer baugleicher Fahrzeuge zufriedenstellende Berechnungsergebnisse liefern. Dies sollte jedoch in weiteren Arbeiten untersucht werden.
Die EES-Berechnung der ausgewählten GIDAS-Datensätze mit dem 3D-EES-Modell konnte in 37 Fällen durchgeführt werden. Dabei ergab sich eine Abweichung zwischen dem EES-Wert der GIDAS-Datenbank mit dem berechneten EES-Wert des 3D-EES-Modells von 38 %.
Der visuelle Vergleich konnte mit einem Untersuchungsfall der GIDAS-Datenbank durchgeführt werden. Die Differenz zwischen dem EES-Wert der GIDAS-Datenbank mit dem berechneten EES-Wert mit dem visuellen Vergleich beträgt 53,9 %.
Weiterhin wurde bei 39 Untersuchungsfällen auch die EES-Bewertung mit dem EES-CNN-Modul durchgeführt. Grund für die Auswertung mit dem EES-CNN-Modul ist, dass es plausible Ergebnisse liefern kann und durch die Einbindung in das Simulationsprogramm PC-Crash den meisten Nutzern dieses Simulationsprogramms zur Verfügung steht. Weiterhin könnte die Verwendung des EES-CNN-Moduls zur EES-Bewertung eine gute Alternative gegenüber den bisherigen EES-Methoden darstellen. Bei der Auswertung der Methode wurde der ausgegebene EES-Bereich des EES-CNN-Moduls mit dem EES-Wert der GIDAS-Datenbank verglichen. Dieser stimmte in 11 Fällen überein. Dabei war jedoch auffallend, dass der detektierte Schadenbereich mit dem EES-CNN-Modul teilweise stark vom tatsächlichen Schadenbereich abweicht. Dies war unabhängig vom ausgegebenen EES-Bereich. Mit dem EES-CNN-Modul konnte in 11 GIDAS-Untersuchungsfällen der Schadenbereich gut erfasst werden.
Die Qualitätssicherung der 40 ausgewählten GIDAS-Untersuchungsfälle erfolgte, indem die ermittelten EES-Werte mit den ausgewählten EES-Methoden zueinander in einer Qualitätsformel betrachtet wurden. Dazu wurden zwei Methoden für die Qualitätsbewertung ausgewählt und die entsprechende Differenz bewertet. Im Qualitätsprozess konnte in 92,5 % der Untersuchungsfälle die Expertenschätzung verwendet werden, in 72,5 % das 3D-EES-Modell, in 22,5 % die Crash3-Methode und in 2,5 % der visuelle Vergleich. 22 der 40 ausgewählten GIDAS-Untersuchungsfälle konnten das vorgegebene Qualitätsintervall einhalten oder unterschreiten. Der vorgegebene EES-Wert der GIDAS-Untersuchungsfälle wurde nun in einem zweiten Schritt mit den Ergebnissen der EES-Methoden bewertet. Dazu wurde der Mittelwert aus den ausgewählten EES-Methoden eines Untersuchungsfalls gebildet und mit dem EES-Wert der GIDAS-Datenbank verglichen. Auch diese Werte sollten einem vorgegebenen Qualitätsintervall entsprechen. Wenn dieses Qualitätsintervall eingehalten werden konnte, dann kann der entsprechende Untersuchungsfall als qualitätsgesichert betrachtet werden. Dieses Qualitätsintervall konnte in 14 GIDAS-Untersuchungsfällen eingehalten werden. Das entspricht einem prozentualen Anteil von 35 %. Diese stellen aufgrund ihrer guten Dokumentationslage und Nachvollziehbarkeit eine gute Basis für die EES-Bewertung von anderen Schadenfällen dar und können dem Sachverständigen als Referenzfall dienen. Um diese Nachvollziehbarkeit und Objektivität gewährleisten zu können, ist es maßgeblich, dass die qualitätsgesicherten Untersuchungsfälle der GIDAS, die Vorgehensweise der Qualitätssicherung und die entsprechenden Berechnungsergebnisse sowie relevante Fahrzeugdaten protokolliert und dem Nutzer bereitgestellt werden. Wenn diese qualitätsgesicherten GIDAS-Untersuchungsfälle zur EES-Ermittlung anderer Schadenfälle dienen, dann ist es notwendig, diese trotz erfolgter Qualitätssicherung mit hinreichendem Sachverstand zu bewerten.
Diese ermittelte Qualitätssicherungsmethode stellt ein beispielhaftes Verfahren dar, welche die EES-Werte der GIDAS-Datenbank mit ausgewählten EES-Methoden vergleicht und ein Bewertungsschema für ein wahrscheinliches Ergebnis vorgibt. Dabei ist es momentan nicht möglich numerische Sicherheiten auszugeben. Innerhalb dieser Arbeit wurde ein Verfahren entwickelt, welches die geforderte Nachweispflicht der DIN EN ISO 9000 für Validierung erfüllt und ein mögliches Qualitätssicherungsverfahren bereitstellt. Möglicherweise ergeben sich im Laufe der Zeit weitere Erkenntnisse, um dieses Verfahren fortzuführen oder zu verbessern.
Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Verwendbarkeit von differentiellen globalen Satellitennavigationssystemen (DGNSS) und Echtzeitkinematik (RTK) in der Unfallanalytik. Dazu wurden zwei Messsysteme in Hinblick auf ihre Genauigkeit der Positions-, Geschwindigkeits-, und Fahrtrichtungsdaten untersucht. Eines der Messsysteme verfügte über einen herkömmlichen GNSS-Empfänger, während das Zweite mit einem DGNSS und RTK-Empfänger ausgestattet war. Im Anschluss an eine theoretische Einführung in das Thema der Satellitennavigation und einer Marktanalyse wurden verschiedene Fahrversuche durchgeführt, die sich an den Anforderungen der Unfallanalytik orientierten. Dabei wurde die Messgenauigkeit der Systeme unter günstigen und ungünstigen Bedingungen in Bezug auf die Satellitensignalverfügbarkeit getestet.
Nach der Auswertung der Versuche und der Fehlerbetrachtung wurde im Fazit ein Überblick über die Ergebnisse sowie ein Ausblick über weiteres Forschungspotential gegeben.
In dieser Arbeit wird das Blickverhalten von Fahrzeugführern von PKW durch die
Innen- und Außenspiegel thematisiert.
Dazu werden zu Beginn der technische Stand von Fahrzeugspiegeln und Assistenzsystemen
im Zusammenhang mit diesen, rechtliche Rahmenbedingung zu
Fahrzeugspiegeln (insbesondere für PKW) sowie Grundlagen zur Informationsaufnahme
und Distanzschätzung des Menschen behandelt. Weiterhin werden die Ergebnisse
vorheriger Untersuchungen zum Blickverhalten von Fahrzeugführern
durch die Rückspiegel sowie zur Einschätzung von Distanzen durch die Rückspiegel
thematisiert.
Der Schwerpunkt dieser Arbeit liegt darauf, in einem Versuch unter der Vorgabe der
Fixationszeiten vergleichbare Ergebnisse zu vorangegangenen Untersuchungen
hinsichtlich der Qualität von Distanzschätzungen durch die Fahrzeugspiegel zu erzielen.
Dazu wurde im Vorfeld ein System entwickelt, welches es dem Versuchsleiter
ermöglicht die Fixationsdauern der Probanden für die einzelnen Spiegel gezielt
zu steuern. Die gewonnenen Ergebnisse des Versuchs werden im Anschluss ausgewertet
und mit denen vorangegangener Untersuchungen verglichen.
Schlussendlich werden Rückschlüsse für die Verkehrssicherheit sowie die Verwendbarkeit
der Probandenaussagen im Rahmen der Rekonstruktion von Verkehrsunfällen
gezogen. Abschließend erfolgt ein Ausblick auf weiterführende Untersuchungen.
In this work, a new method for selecting suitable materials is presented. This method has a high potential for a variety of engineering applications, such as the design of sound-absorbing and vibration-loaded structures, where a large number of different requirements have to be met. The method is based on the derivation of functional dependencies of selected material parameters. These dependencies can be used in parameter studies to consider parameter combinations that lie in the range of real existing and targeted material groups. This allows the parameter space to be reduced, the calculation to be accelerated, and suitable materials to be (pre-)selected for the respective application, which contributes to a more target-oriented design. The method is applied to the example of a plate resonator. For this purpose, a semi-analytical model is implemented to calculate the transmission loss as well as the reflected and dissipated sound power of plate silencers, taking into account the influence of flow velocity and fluid temperature on the performance of plate silencers.
Analysis of a Film Forming Process through Coupled Image Correlation and Infrared Thermography
(2022)
The aim of the present investigation was to determine the dependence of the material and process parameters of the bending process of thermoplastic films. In this context, parameter combinations leading to high resulting forming ratios were identified. To measure the relevant parameters within the hot bending process, a coupled evaluation of infrared thermography (IRT) and deformation measurement using digital image correlation (DIC) was performed. The coupled measurement enables the identification of the actual mechanically stressed bending area of the film as a result of the bending process. This allows for the specification of the local forming temperatures required for the desired forming ratios. Furthermore, the mechanical and thermal strain along the defined measuring sections and their deviation in individual tests as well as the effect of thermal strain on process control on a larger scale were determined. Based on the results, a process window was defined for the film materials investigated, which will serve as a starting point for future efforts to develop a continuous manufacturing process.
The removal of bacterial infections within the root canal system is still a challenge. Therefore, the cleansing effect of established and new irrigation-protocols (IP) containing silver diamine fluoride (SDF) 3.8% on the whole root canal system was analyzed using quantitative PCR (qPCR) and 4′,6-diamidino-phenylindole-(DAPI)-staining. Extracted human premolars were instrumented up to F2 (ProTaper Gold) under NaCl 0.9% irrigation and incubated with Enterococcus faecalis for 42 days. Subsequently, different ultrasonically agitated IP were applied to the roots: control (no irrigation), 1. NaOCl 3%, EDTA 20%, CHX 2%, 2. NaOCl 3%, EDTA 20%, 3. NaOCl 3%, EDTA 20%, SDF 3.8%, 4. SDF 3.8%, and 5. NaCl 0.9%. One half of the root was investigated fluorescent-microscopically with DAPI. The other half was grinded in a cryogenic mill and the bacterial DNA was quantified with qPCR. The qPCR results showed a statistically significant reduction of bacteria after the application of IP 1, 2, and 3 compared to the control group. While IP 4 lead to a bacterial reduction which was not significant, IP 5 showed no reduction. These data corresponded with DAPI staining. With qPCR a new molecular-biological method for the investigation of the complete root canal system was implemented. The novel IP 3 had an equally good cleansing effect as the already established IP.
The aim of this study was to investigate the antimicrobial efficacy of different disinfection protocols in a novel Enterococcus faecalis biofilm model based on a visualization method and to evaluate the potential alteration of dentinal surface. A total of 120 extracted human premolars were allocated to 6 groups with different irrigation protocols. The assessment of the effectiveness of each protocol and the alteration of dentinal surface were visualized by using SEM and fluorescence microscopy (DAPI). A dense E. faecalis biofilm with a penetration depth of 289 μm (medial part of the root canal) and 93 μm (apical part) validated that the biofilm model had been successfully implemented. A significant difference between the 3% NaOCl groups and all the other groups in both observed parts of the root canal (p < 0.05) was detected. However, the SEM analysis revealed that the dentinal surface in the 3% NaOCl groups was severely altered. The established biofilm model and the visualization method based on DAPI are appropriate for bacterial quantification and evaluation of the depth effect of different disinfection protocols in the root canal system. The combination of 3% NaOCl with 20% EDTA or MTAD with PUI allows the decontamination of deeper dentine zones within the root canal but simultaneously alters the dentinal surface.
Models of artificial root canals are used in several fields of endodontic investigations and pre-clinical endodontic training. They allow the physical testing of dental treatments, the operating of instruments used and the interaction between these instruments and the tissues. Currently, a large number of different artificial root canal models exist whose geometry is created either on the basis of selected natural root canal systems or to represent individual geometrical properties. Currently, only a few geometric properties such as the root canal curvature or the endodontic working width are taken into consideration when generating these models. To improve the representational capability of the artificial root canal models, the aim of the current study is therefore to generate an artificial root canal based on the statistical evaluation of selected natural root canals. Here, the approach introduced by Kucher for determining the geometry of a root canal model is used, which is based on the measurement and statistical evaluation of the root canal center line’s curvatures and their cross-sectional dimensions. Using the example of unbranched distal root canals of mandibular molars (n = 29), an artificial root canal model representing the mean length, curvature, torsion and cross-sectional dimensions of these teeth could be derived.
Structures made of the thermoplastic polymer polyether ether ketone (PEEK) are widely used in dynamically-loaded applications due to their high-temperature resistance and high mechanical properties. To design these dynamic applications, in addition to the well-known stiffness and strength properties the vibration-damping properties at the given frequencies are required. Depending on the application, frequencies from a few hertz to the ultrasonic range are of interest here. To characterize the frequency-dependent behavior, an experimental approach was chosen and applied to a sample polymer PEEK. The test setup consists of a piezoelectrically driven base excitation of the polymeric specimen and the non-contact measurement of the velocity as well as the surface temperature. The beam’s bending vibrations were analyzed by means of the Timoshenko theory to determine the polymer’s storage modulus. The mechanical loss factor was calculated using the half-power bandwidth method. For PEEK and a considered frequency range of 1 kHz to 16 kHz, a storage modulus between 3.9 GPa and 4.2 GPa and a loss factor between 9 × 10−3 and 17 × 10−3 were determined. For the used experimental parameters, the resulting mechanical properties were not essentially influenced by the amplitude of excitation, the duration of excitation, or thermal degrad.ation due to self-heating, but rather slightly by the clamping force within the fixation area.
This paper deals with systematic approaches for the analysis of stability properties and controller design for nonlinear dynamical systems. Numerical methods based on sum-of-squares decomposition or algebraic methods based on quantifier elimination are used. Starting from Lyapunov’s direct method, these methods can be used to derive conditions for the automatic verification of Lyapunov functions as well as for the structural determination of control laws. This contribution describes methods for the automatic verification of (control) Lyapunov functions as well as for the constructive determination of control laws.
Die Diplomarbeit untersucht die Realisierbarkeit einer zentralen Wärmepumpe im Fahrzeugwerk Zwickau mit dem Ziel der Dekarbonisierung des Standorts. Basierend auf einer umfassenden Literaturrecherche werden Spezifikationen von Industriewärmepumpen mit Kältemittel CO2 untersucht. Die Wärmequelle, der Kühlwasserrücklauf, wird detailliert beschrieben. Ergebnisse zeigen, dass diese Wärmequelle nicht dauerhaft verfügbar ist, sondern nur während Produktionszeiten. Durch thermodynamische Modellierung im Druck-Enthalpie-Diagramm werden Aussagen über Temperaturen in Wärmeübertragern und dem COP getroffen. Mit einem Unterkühler kann ungenutzte Energie verwendet und die Temperatur der Wärmequelle erhöht werden. Die thermische Leistung von 9 MW ergibt sich aus der Leistung der Wärmequelle, erhöht durch den Unterkühler, und dem COP. Die Wärmepumpe kann als Grundlastwärmeerzeuger dienen. Die Integration der Wärmepumpe erfordert eine Betrachtung des Kühlwassertransports zum Heizhaus sowie Baumaßnahmen im Heizhaus. Die energetische Bewertung nutzt die Grundlagenbetrachtung zur Bestimmung des COPs von Wärmepumpen. Durch die Wärmepumpe resultiert ein Einsparpotential an CO2-Emissionen von 43,55% und damit eine beachtliche Möglichkeit zur Dekarbonisierung.
Die Diplomarbeit beschäftigt sich mit der Konzeptionierung eines wasserstoffbetriebenen Energiemoduls für fahrerlose Transportfahrzeuge. Das Energiemodul soll mit dem Einsatz von Wasserstoff als Energieträger die Verfügbarkeit des Transportfahrzeugs und somit die Effizienz der Intralogistik steigern. Dabei wurden zunächst auf Basis eines vorgegebenen Betriebsszenarios Energiebetrachtungen durchgeführt, welche Aussagen über die minimale und maximale Leistung des Brennstoffzellsystems sowie den Wasserstoffbedarf liefern. Mithilfe der Ergebnisse der Energiebetrachtungen wurden Komponenten recherchiert und verglichen. Die auf Basis der Vergleiche ausgewählten Komponenten wurden anschließend für die Erstellung von Packagevarianten eingesetzt. Die Untersuchung möglicher Packagevarianten resultierte in zwei Konzepte. Bei Konzept 1 wurde auf eine optimierte Kühlung des Brennstoffzellsystems und bei Konzept 2 auf kurze Wasserstoffleitungen geachtet. Die beiden Konzepte wurden abschließend basierend auf den Vor- und Nachteilen verglichen.
Die vorliegende Arbeit untersucht verschiedene Varianten der Wärme- und Kälteversorgung eines Klinikums in Traunstein. Dafür wird im Vorfeld der Betrachtungen eine Literaturrecherche für energieeffiziente Wärme- und Kälteversorgungssysteme durchgeführt und verschiedene Möglichkeiten aufgezeigt. Auf Basis dieser wurden Varianten für die Betrachtungen erstellt.
Dabei liegt der Fokus auf dem Vergleich der Kälteerzeugung mit den Systemen der freien Kühlung und der Wärmerückgewinnung der Verflüssigerleistung von Kältemaschinen. Des Weiteren wird die Einflussnahme eines Blockheizkraftwerkes auf das Gesamtsystem betrachtet und bewertet. Es werden Berechnungen verschiedener Varianten durchgeführt und mit der Annuitätsmethode nach VDI 2067 wirtschaftlich miteinander verglichen.
Die Ergebnisse werden schlussendlich bewertet und mit Änderungen der Endenergiepreise entsprechend interpretiert.