Schnelle Beanspruchungsanalyse von elektronischen Motorsteuerungen unter Vibrationslast als Unterstützung im Designprozess

Abstract:
‚Time to Market‘ und Kostenreduktion sind Treiber für die zunehmende Implementierung von Simulationen im Produktentwicklungsprozess. Motorsteuerungen für Automobile werden entsprechend der funktionellen Anforderungen, aber auch nach thermischen Vorgaben und elektrischen Entstörungsrichtlinien dimensioniert. Mit Hilfe des vorliegenden Simulationswerkzeugs soll die Auslegung zur Vibrationsfestigkeit von elektronischen Baugruppen ebenso in den Designprozess, frühzeitig eingreifen. Mit Hilfe des vorliegenden FEM-Simulationstools können komplexe Leiterplatten mit den jeweiligen Bauelementen, Verschraubungen, Anbaupositionen des Gehäuses und Steckerbaugruppen in wenigen Minuten modelliert werden. Zudem werden anhand von Näherungen die Werkstoffkenngrößen für die Leiterplatte, als auch die der Bauelemente fallspezifisch, rasch und automatisiert definiert. Ebenso umfänglich, wie auch schnell sind die Lastgrößen zur zu berechnenden Vibration (PSD, harmonisch) einbindbar. Im Zusammenspiel zwischen einer entstandenen Nutzereingabeoberfläche und dem FEM-berechnungsprogramm wurde ein Algorithmus entwickelt, der vollautomatisiert das Netz erstellt, die Werkstoffdaten vergibt und die Berechnungen von Beanspruchungsgrößen anhand der Lastprofilvorgaben ausführt. Ein wesentlicher Zeitvorteil in der Modellerstellung liegt in der Parametrisierung von Submodellen und der Ablage von Parameterdatensätzen in einer Bauelementbibliothek. Die berechneten mechanischen Beanspruchungen von mech. Spannungen und Dehnungen werden bauelementspezifisch ermittelt. Anhand von bauelementspezifischen Limitierungen werden Aussagen zur überkritischen oder unterkritischen Beanspruchung getroffen. Dem Nutzer ist es dadurch möglich in sehr kurzen Zeiträumen von Stunden mehrere Varianten ganzer Motorsteuerbaugruppen zu berechnen und zu bewerte