Спецкурс немецкого языка для специальности «Технология машиностроения»

VIII. Особые синтаксические функции указательных и других местоимений Для немецкого официально-делового и научного стилей речи харак­терно использование указательных и других местоимений в качестве средств вторичной номинации для избегания повторения одного и того же существительного в пределах одного предложения или двух, распо­ложенных в непосредственной близости друг с другом и связанных об­щим содержанием. В такой функции используются местоимения der, dieser, derjenige, derselbe, solcher, jener. Они обязательно согласуются в роде, а нередко в числе и падеже с существительным, которое заменяют. На русский язык эти местоимения обычно переводятся соответствующими замененными ими существитель­ными, а также личным местоимением. Местоимения dieser, derselbe пе­реводятся личным местоимением или словами последний, этот после­дний, таковой, этот, тот. Die Anbieter werden auf kleine Preis- oder Mengenvariationen von Rohstoff kaum noch reagieren, weil sie die (diese) nicht von den zufälligen Schwankungen unterscheiden können. Продавцы едва ли будут реагировать на изменения цен на сырье и его количество, так как они не могут отличить их от случайных колебаний. Указательные местоимения der, die, das в родительном падеже (dessen, deren), стоящие перед существительным, чаще всего переводятся русским притяжательным местоимением его, ее, их или прилагательным после­дний в родительном падеже. Возможен также перевод существи-тельным в родительном падеже. Необходимо учитывать, что указа-тельные место­имения dessen, deren в отличие от других указательных местоимений стоят перед существительным. Bei der Ausarbeitung eines Plans soll тап über dessen Tragweite im Klaren sein. При разработке плана необходимо ясно представлять себе его значимость. ПРИЛОЖЕНИЕ: ТЕКСТЫ ПО СПЕЦИАЛЬНОСТИ Text 1: Optimierung der Schweißnahtlage mit Hilfe der Lebensdauerberechnung (2 тыс. печатных знаков) Schweißnähte stellen bei Schweißkonstruktionen hinsichtlich der Schwingfestigkeit häufig den kritischsten Bauteilbereich dar. Lage und Form der Schweißnaht sind dabei die entscheidenden Größen. Im vorliegenden Bericht soll am Beispiel eines Vorderachsträgers gezeigt werden, wie die Bestimmung dieser Parameter unter Verwendung des Optimierens OPTIMUS erfolgen kann. Ziel ist hierbei eine möglichst geringe Schädigung im Bereich der Schweißnaht zu erhalten. Dazu werden mit Hilfe eines Morphers FE-Modelle mit verschiedenen Schweißnahtgeometrien erzeugt und bezüglich Ihrer Schwingfestigkeit bewertet. Ein auf Basis dieser Ergebnisse aufgebautes Ersatzmodell wird zur Berechnung der optimalen Schweißnahtparameter verwendet. Die Ergebnisse zeigen eine gute Übereinstimmung mit der Serienkonstruktion und bestätigen das hohe Potential der vorgestellten Methode. Leichtbau, verkürzte Entwicklungszyklen und Kostendruck sind Schlagworte aus der Automobilbranche, die in der heutigen Zeit in allen Medien zu finden sind. Die virtuelle Bauteilauslegung und Absicherung mit Hilfe von verschiedenen CAE Tools gewinnt angesichts dieser Rahmen-bedingungen immer mehr an Bedeutung. Aus diesen Gründen hat sich auch die Lebensdauerberechnung in den letzten Jahren im Entwicklungsprozess etabliert. Im Fahrwerksbereich, wo vermehrt Schweißkonstruktionen eingesetzt werden, bietet die Lebens-dauerberechnung eine Möglichkeit, sowohl den Einfluss der geometrischen Kerbe, als auch das veränderte Werkstoffverhalten im Bereich der Wärmeein-flusszone zu berücksichtigen. Schweißnähte versagen sehr häufig im Bereich der Schweißnahtenden. Schon geringe Änderungen des Schweißnahtauslaufs oder der Geometrie im Bereich des Schweißnahtendes können die Lebensdauer sehr stark beeinf-lussen. Eine Optimierung des Schweißnahtverlaufs auf Basis der Lebens-dauerberechnung bietet die Möglichkeit, die optimale Lage automatisiert zu berechnen. Text 2: Lebensdauerberechnung von Schweißnähten bei BMW (4 тыс. печатных знаков) Im Bereich geschweißter Achskonstruktionen wird bei BMW die Software FEMFAT und das dazugehörige WELD Modul zur Berechnung der Lebensdauer verwendet. FEMFAT WELD beruht auf dem Mittelwert /Streuungs-Ansatz nach Kotigen, Oliver und Seeger auf Basis des Konzepts von Radaj. Dabei sind in der Schweißnahtdatenbank Kerbfaktoren abgelegt, die als Übertragungsfaktoren vom groben Schalenmodell zum Feinmodell dienen. Die Kerben der Schweißnaht werden in den Feinmodellen durch Ersatzradien nach Radaj abgebildet. FEMFAT WELD erlaubt eine getrennte Bewertung von Nahtwurzel und Nahtübergang. Schweißnahtenden sind eben-falls durch gesonderte Kerbfaktoren hinterlegt. Bild 2. Aufbau der Vorderachse des BMW 3-er Um die Lebensdauerberechnung von Schweißnähten für BMW zu validieren, wurde ein umfangreiches Versuchsprogramm durchgeführt. Durch den Abgleich der Probenversuche mit entsprechenden Berechnungen wurden die Kerbfaktoren in der Schweißnahtdatenbank angepasst. Die Kerbfaktoren bilden somit auch den Schweißprozess bei BMW ab. Der Einsatz und Ablauf der Lebensdauerberechnung im Bauteilent-wicklungsprozess soll im Folgenden beispielhaft am Vorderachsträger des aktuellen BMW 3-er dargestellt werden. Der Aufbau der gesamten Vorder-achse ist in Bild 2 zu sehen. BMW ist dieser als Aluminium-Schweißkonstruktion ausgeführt. Im Wesentlichen kommen dabei Strangpressprofile und Bleche aus Aluminium zum Einsatz. Einige der kritischen Stellen dieser Konstruktion sind die Schweißnähte. Die Lebensdauerberechnung erlaubt es, diese Stellen auch virtuell zu bewerten. In Bild 3 ist die Vorgehensweise bei der Bauteilaus-legung schematisch dargestellt. Wie in diesem Ablaufdiagramm zu sehen ist, werden während der Produktentwicklung ausgehend von einer Initialen Bauteilgeometrie mehrere Schleifen durchlaufen, welche Berechnung, Bauteilversuch und daraus abgeleitete Geometriemodifikationen beinhalten. Neben der statischen Grundauslegung wird die Lebensdauerberechnung dazu eingesetzt, Konzepte frühzeitig abzusichern. Ziel dieser virtuellen Auslegung ist es, nur noch wenige, dann aber erfolgreiche Absicherungsversuche durchzuführen. Der Einsatz der Optimierung soll dabei die virtuellen Schleifen noch effizienter machen. Bild 3. Prinzipielle Vorgehensweise bei der Bauteilauslegung Bild 4 zeigt den Ablauf einer Lebensdauerberechnung zur Auslegung eines Fahrzeugbauteils unter Verwendung von FEMFAT. Die wichtigsten Eingangsgroßen sind dabei die Bauteilbelastung, die Bauteilgeometrie und die Werkstoffdaten. Bild 4. Ablauf einer Lebensdauerberechnung im Fall einer Fahrzeugkomponente Die inneren Bauteilkräfte für die Berechnung werden in der Regel mit Hilfe der Mehrkörpersimulation (MKS) berechnet. Diese wiederum basieren auf gemessenen äußeren Radkräften, bzw. auf modifizierten Messgrößen von ähnlichen Fahrzeugen. Im Falle des im Rahmen dieser Arbeit betrachteten Vorderachsträgers kommen die Last-Zeit-Reihen aus Messungen mit einem Experimentalfahrzeug. Die Geometrie wird direkt von der Konstruktion übernommen und in ein FE-Modell umgesetzt, welches auch den Prüfstandsaufbau zur experimentellen Bestimmung der Bauteillebensdauer berücksichtigt. Im Falle des hier betrachteten Bauteils wurde, wie aufgrund von Effizienzgründen allgemein üblich, das benötigte FE-Netz direkt von der statischen Grundauslegung übernommen. Für die Lebensdauerbewertung der Schweißnähte mit FEMFAT ist es allerdings nötig, bestimmte Knoten- und Materiallabels zuzuweisen. Dies ist im Detail in der FEMFAT Modellierungsrichtlinie beschrieben. Die letzte Gruppe von Eingangsdaten betrifft die Werkstoffkennwerte. Für die Berechnung des Achsträgers sind Kennwerte für das Grundmaterial und die für BMW angepasste FEMFAT Schweißnahtdatenbank nötig. Nach dem Berechnungslauf mit FEMFAT erhält man die Schädigungs-verteilung am Bauteil, die dann mit den kritischen Stellen im Versuch abgegli-chen werden kann. Dieser Abgleich ist in Bild 5 für einen Zwischenstand in der Entwicklung des Vorderachsträgers zu sehen. CATIA Modell Anriss im Versuch naht N Zyklen Berechnete Lebensdauer beträgt 1,2 × N Zyklen Bild 5. Vergleich zwischen Versuchs- und Berechnungsergebnis (Zwischenstand) Versuchs- und Berechnungsergebnisse für den Serienstand sind in Bild 6 gegenübergestellt. CATIA Modell Kein Anriss im Versuch während der Prüfzeit Berechnete Lebensdauer entspricht Ziellebensdauer Bild 6. Vergleich zwischen Versuchs- und Berechnungsergebnis (Serienstand) Text 3: Optimierung in Verbindung mit Lebensdauerberechnungen (4 тыс. печатных знаков) Bei der Optimierung eines Bauteiles ist es notwendig, immer alle dimensionierenden Größen zu betrachten. Im Fahrwerksbereich sind das in der Regel Steifigkeit, Schwingungsverhalten, statische Festigkeit und Lebens-dauer. Bei der Formulierung des Optimierungsproblems sollten all diese Größen mit einer gleichwertigen Gewichtung behandelt werden. Daraus kann sich die Notwendigkeit ergeben, dass mehrere Simulationsprogramme gleich-zeitig verwendet werden müssen, um die Anforderungen aus den unterschied-lichen Disziplinen bei der Definition der Optimierungsaufgabe berücksichtigen zu können. Das Programmsystem OPTIMUS ist ein allgemeines Prozessauto-matisierungs- und Optimierungssystem, in das beliebige Berechnungstools integriert werden können. Dies ist notwendig, da neben der Formulierung des Optimierungsproblems auch alle relevanten Systemantworten für die Durch-führung einer Optimierung bereitgestellt werden müssen. Um Optimierungen bzgl. unterschiedlicher Zielfunktionen durchführen zu können, muss zu Beginn der Prozess beschrieben werden. Die Prozes-sbeschreibung beinhaltet immer die Definition der veränderbaren Eingabepa-rameter (Designvariablen), des Simulationsablaufes und die Ermittlung der relevanten Ausgabegrößen. OPTIMUS ist ein System, in dem diese Analyse-sequenz in einer graphischen Oberfläche beschrieben werden kann (siehe Bild 9). Dies ermöglicht die Integration aller für die Bewertung notwendigen Analysedisziplinen in den Ablaufplan. Die Ergebnisse können über performante Parsing Routinen als skalare oder vektorielle Größen aus den Ergebnisdateien der Simulationswerkzeuge extrahiert werden. In den Ergebnisdateien wird hierbei nach bestimmten Schlüsselwörtern gesucht und wahlweise einzelne Werte oder ganze Spalten extrahiert. Dies ermöglicht den automatisierten Ablauf der Simulationskette inklusive der Bereitstellung aller relevanten Ergebnisgrößen. Sobald die Prozesskette einmal beschrieben ist, kann der Simulation-sablauf beliebig oft durchgeführt werden, wobei die Eingabeparameter entweder vom Benutzer variiert werden können oder über intelligente Testplane bzw. Optimierungsmethoden von OPTIMUS gesteuert werden. Die Verfahren des Design of Experiments (DOE) ermöglichen die Generierung maximaler Information über das zu betrachtende System mit einer minimalen Anzahl an Experimenten. Hierbei werden die Inputgrößen nach unterschiedlichen DOE Testplanen variiert. Es stehen zahlreiche Testpläne, wie z.B. das Full Factorial Design zur Verfügung. Bei diesem DOE Verfahren werden jeweils die Extrema der Inputparameter berechnet. Des Weiteren kommen Zufallspläne wie beispielsweise das Latin Hypercube Design zum Einsatz. Die so berechneten Stützstellen im Variationsraum können dann verwen-det werden um analytische Ersatzmodelle einzupassen, die das Verhalten des Gesamtsystems approximieren. Diese so genannten Response Surface Modelle (RSM) ermöglichen eine interaktive Variation der unterschiedlichen Desig-nparameter im zulässigen Bereich, wobei direkt die Veränderungen der Ergebnisgrößen bewertet werden können. Des Weiteren können diese Ersatzmodelle für die Durchführung einer Optimierung verwendet werden. Da es sich bei den RSM’s um analytische Ersatzmodelle handelt, sind die Funktionsauswertungen sehr schnell (im Vergleich zur Bewertung auf der originalen Analysesequenz) und verkürzen somit den Zeitaufwand für eine Optimierung erheblich. Zusätzlich werden beim Aufbau der Responsemodelle die Einflüsse der Inputparameter auf die Ergebnisgrößen ermittelt, was dem Benutzer eine schnelle Bewertung der Sensitivität einzelner Inputparameter ermöglicht. Um die optimale Konfiguration der Inputgrößen bezüglich der Anfor-derungen an die Ergebnisse zu ermitteln, können in OPTIMUS verschiedene Optimierungsverfahren angesprochen werden. Es stehen unterschiedliche lokale Verfahren, die Design Sensitivitäten benötigen, sowie globale Verfa-hren, die auf genetischen Verfahren oder evolutionären Algorithmen beruhen, zur Verfügung. Die Berechnung der Ergebnisgrößen kann hierbei wahlweise auf der Simulationssequenz oder auf dem analytischen Ersatzmodell durchgeführt werden. Text 4: Optimierung von Schweißnähten (3 тыс. печатных знаков) Schweißnähte sind für die Auslegung eines Bauteils sehr komplexe Bereiche. Sowohl die vom Schweißprozess verursachten veränderten Werk-stoffeigenschaften in der Wärmeeinflusszone, als auch die am Nahtübergang und der Wurzel entstehenden geometrischen Kerben haben einen wesentlichen Einfluss auf die Festigkeit und speziell auf die Lebensdauer des Bauteils. Im Bereich von Schweißnähten ist deshalb die Lebensdauer das wesentliche Dimensionierungskriterium. Solange die Bauteiltopologie und die Lange der Schweißnähte im Wesentlichen unverändert bleiben, können nennenswerte Änderungen der statischen Festigkeit und Steifigkeit ausgesch-lossen werden. In einer ersten Machbarkeitsstudie soll die Optimierung der Schwei-ßnahtlage auf Basis der Lebensdauerberechnung untersucht werden. Als Beispielbauteil wird dazu der vorher beschriebene Vorderachsträger des BMW 3-er ausgewählt. Die Optimierung wird auf einem älteren Konstruktionsstand aufgesetzt und hat das Ziel, sich durch automatisierte Optimierung möglichst gut an den Serienstand anzunähern. Bild 7 zeigt den Ausgangszustand sowie den Serienstand. Ausgangszustand der Optimierung Serienstand Bild 7. Gegenüberstellung von Ausgangszustand der Optimierung und dem Serienstand Bei der Optimierung der Schweißnahtgeometrie müssen Geometrie-parameter der Schweißnaht in das Optimierungsproblem eingebracht werden. Hier können unterschiedliche Ansätze der Geometrieparametrisierung zum Einsatz kommen: • Verwendung eines parametrisierten CAD-Modells, in dem die Parameter modifiziert werden. Die veränderte Geometrie wird dann automatisch neu vernetzt und dem Simulationsprozess zugeführt. • Verwendung von Shape-Basis-Vektoren zur Parametrisierung des FE-Modells. Hier werden unterschiedliche Basis-Formen als Grundlage für den Optimiereren verwendet, der dann eine Superposition der gewichteten Einzelformen durchführt, wobei das Optimierungssystem die optimalen Gewichtungsfaktoren der einzelnen Basis-Shapes ermittelt. • Geometriemodifikation über Morphing. Hier bleibt die Netztopologie erhalten. Die Parametrisierung wird über eine Modifikation der einzelnen Knotenkoordinaten in einem Variationsbereich eingebracht. Bei der Berechnung der Schädigung sind bestimmte Modellierung-srichtlinien zu berücksichtigen, weshalb die Verwendung einer CAD-Parametrisierung in Kombination mit einer automatischen Neuvernetzung nicht zu realisieren ist. Im vorliegenden Fall werden deshalb die Parameter auf dem FE-Netz über Netzmorphing aufgebracht. Fur die Parametrisierung wird die Schweißnaht in 2 Bereiche aufgeteilt. Diese sind, wie in Bild 8 dargestellt, durch 4 Parameter beschrieben. Bild 8. Parametrisierung der Schweißnaht Im Bereich I der Schweißnaht wird diese durch eine Sinusfunktion abgebildet. Die variablen Größen sind dabei die Amplitude a und die Frequenz f. Zusätzlich kann über den Parameter L1 auch die Lange der Schweißnaht auf der linken Seite variiert werden. Auf der rechten Seite, im Bereich II, ist lediglich die Schweißnahtlange durch L2 veränderlich. In Tabelle 8 sind die zulässigen Grenzen der 4 Parameter zu sehen. Tabelle 8

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