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Berücksichtigung mehrerer Lastfälle in der Topologoieoptimierung : B01/18

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Stirnweiß, Max:
Berücksichtigung mehrerer Lastfälle in der Topologoieoptimierung : B01/18.
Bayreuth , 2018 . - 50 p.
( Bachelor thesis, 2018 , Universität Bayreuth, Fakultät für Ingenieurwissenschaften, Lehrstuhl Konstruktionslehre/CAD)

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Insbesondere die Simulationsprogramme, die auf der Finite Elemente Analyse (FEA) aufbauen, ermöglichen es den Konstrukteuren, bereits vor dem ersten Prototyp das Strömungsverhalten, die Temperaturverteilung, die festigkeitstechnische Auslegung von Teilen und auch das optimale Leichtbaudesign, sowie weitere ingenieurtechnische Fragestellungen simulieren und zu testen zu können. Im Strukturleichtbau kommt hierbei vor allem der sogenannten Strukturoptimierung eine immer größer werdende Bedeutung zu. Dabei berechnet ein Algorithmus in unterschiedlichen Verfahren bei einer gegebenen Belastung die optimale Struktur des Bauteils, indem er beispielsweise die Kontur der Oberfläche verändert oder Material aus dem Bauteil sinnvoll entfernt. In der Praxis gibt es jedoch Situationen, in denen Kräfte zeitlich, örtlich, sowie in Betrag und Richtung verschieden auf das Bauteil wirken und folglich unterschiedliche Lastfälle vorliegen. Ein optimaler Designvorschlag, der für einen expliziten Lastfall berechnet wurde, ist dann normalerweise für einen davon abweichenden Lastfall nicht mehr optimal und wird sich im Allgemeinen destruktiv auf Steifigkeit und Festigkeit des Bauteils auswirken. Es müssen daher Verfahren entwickelt und verifiziert werden, wie mit unterschiedlichen Lastfällen in der Struktur- und insbesondere in der Topologieoptimierung umgegangen werden kann, damit der daraus resultierende Designvorschlag für alle Belastungen optimal ist. Die einschlägige Literatur behandelt hier zwei Möglichkeiten, führt diese jedoch nur unzureichend mit Beispielen aus. Diese Verfahren sollen in dieser Arbeit mit zwei alternativen, heuristisch entwickelten Verfahren hinsichtlich ihrer Verwertbarkeit mittels einer festigkeitsoptimierenden Topologieoptimierungsmethode verglichen und bewertet werden. Dazu wurden in einem bereits vorhandenen Optimierungsalgorithmus die in der Literatur genannten und die selbst entwickelten Verfahren zur Berücksichtigung mehrerer Lastfälle programmtechnisch implementiert. Die damit berechneten optimalen Topologien eines einfachen, mit zwei Lastfällen belasteten Balkens und eines anwendungsbezogenen Berechnungsbeispiels werden anschließend hinsichtlich der Qualität der Ergebnisse evaluiert.

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Item Type: Bachelor thesis
Keywords: FEA; Konstruktion; Leichtbau; Topologieoptimierung; Z88Arion
Institutions of the University: Faculties > Faculty of Engineering Science > Chair Engineering Design and CAD
Faculties > Faculty of Engineering Science > Chair Engineering Design and CAD > Chair Engineering Design and CAD - Univ.-Prof. Dr.-Ing. Frank Rieg
Faculties
Faculties > Faculty of Engineering Science
Result of work at the UBT: Yes
DDC Subjects: 600 Technology, medicine, applied sciences > 620 Engineering
Date Deposited: 20 Feb 2018 09:56
Last Modified: 20 Feb 2018 09:56
URI: https://eref.uni-bayreuth.de/id/eprint/42189