Modell- und Datensynthese des Reifen-Fahrbahn-Systems (Langzeitprognose) unter Berücksichtigung polymorpher Unschärfe

Das Teilprojekt B04 beschäftigt sich mit der Entwicklung eines vereinfachten, effizienten Modells der Fahrbahn für den Langzeitbereich mit einer hohen Anzahl von Überrollungen über mehrere Jahre. Grundlage dafür ist ein detailliertes, multiphysikalisches Reifen-Fahrbahn-Modell aus dem Kurzzeitbereich mit einer bis wenigen Überrollungen im Millisekunden- bis Sekundenbereich. Die Langzeitprognose wird durch die Entwicklung und den Einsatz einer Zeithomogenisierungsmethode erreicht, die die Simulation und Prognose für verschiedene Zeitskalen erlaubt und dabei Phänomene wie Materialschädigung, Materialheilung, Rissbildung und dynamische Effekte aus der Reifen-Fahrbahn-Interaktion einschließt.

Für das Langzeitmodell wird die methodische Vorgehensweise der Modellreduktion angewendet, um für ausgewählte Zielgrößen wie Fahrbahnverformung des Reifen-Fahrbahn-Modells durch Modellableitung 2D- und schließlich 1D-Ersatzmodelle bilden zu können. Die Identifikation und der Vergleich verschiedener Methoden der Modellreduktion sowie erste numerische Analysen mit Erfassung der Datenunschärfe erfolgen in Zusammenarbeit mit den Teilprojekten B05, B06 und INF.

Als weitere Abstraktionsebene werden die Ergebnisse der multiphysikalischen 2D- und 1D-Modelle mittels künstlicher neuronaler Netze abgebildet, welche hierbei perspektivisch als Grundlösung für die Ausführung schneller Langzeit-Berechnungen dienen sollen, um Aussagen zur Ermüdung, Längs- und Querebenheit der Straße und ihrer strukturellen Beschaffenheit ermöglichen. Dabei wird die Unschärfe in den Eingangsgrößen, wie etwa in der Radlast, der Radabfolge, den Fahrbahnschichten, den Materialeigenschaften und den Temperaturrandbedingungen, berücksichtigt. Die Anwendung und Auswertung unscharfer Eingangsgrößen erfordert deren Aufbereitung, die Quantifizierung ihrer Unschärfe und deren Abbildung mit Datenunschärfemodellen.