Grundlagen: Parameterfindung

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Die Möglichkeiten der Erstellung numerischer Modelle haben in den letzten Jahren ein Niveau erreicht, die teilweise auch der normale Ingenieur im Konstruktionsprozess beherrscht (z.B. Finite Elemente Simulation innerhalb von CAD-Systemen, Erstellung von physikalischen Modellen auf der Basis von validierten Modellelement-Bibliotheken).

Problematisch bleibt jedoch häufig die Beschaffung der "richtigen" Modellparameter für die erstellten numerischen Modelle. Das betrifft sowohl Materialkennwerte für Finite Element Modelle als auch die Parametrisierung physikalischer Funktionselemente der unterschiedlichen physikalischen Domänen (z.B. für Modelica-Modelle).

Im Rahmen der Qualitätssicherung ist die probabilistische Simulation eine Methode, um die Streuung des Produktverhaltens in Abhängigkeit von der Streuung der Produkt- und Umgebungsparameter numerisch zu erfassen. Voraussetzung für verwertbare Simulationsergebnisse ist dabei jedoch das Wissen um die "richtige" Streuung der verwendeten Modellparameter.

Bauelement-Parameter

• Zur Simulation des dynamischen Verhaltens mechatronischer Systeme kann man physikalische Modelle auf der Basis idealisierter Funktionselemente erstellen (Punktmassen, Elastizitäten, ohmsche Widerstände, elektrische Induktivitäten usw.). Als Parameter für diese Funktionselemente kann man oft die Werte der entsprechenden Bauelemente (allgemein: Komponenten) verwenden (z.B. 5 kg, 2 N/mm, 10 Ohm, 3 mH usw.). In diesem Fall ist die Parameterfindung relativ einfach. Sogar die zu den Nennwerten gehörenden Toleranzen kann man meist den Datenblättern der Hersteller entnehmen.

• Fehlende Angaben zu den Streuungen der Parameter muss der Anwender ermitteln:

1. Durch Messungen an hinreichend großen Stichproben der realen Komponenten.
2. Berechnung der Streuung von Modellparametern aus den Streuungen der geometrischen und stofflichen Parameter. So ergibt sich z.B. die Masse eines Körpers aus den Abmessungen und der Dichte, deren Toleranzen man natürlich kennen muss.

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