Optimierung langfaserverstärkter Strukturen unter Berücksichtigung der streuenden Materialeigenschaften und der Robustheit:
Gespeichert in:
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| Format: | Abschlussarbeit Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Karlsruhe
IPEK, Institut für Produktentwicklung
2015
|
| Schriftenreihe: | Forschungsberichte IPEK
Band 90 |
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| Beschreibung: | Kurzfassungen in deutscher und englischer Sprache |
| Beschreibung: | xxvi, 202 Seiten Illustrationen, Diagramme |
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| adam_text | Inhaltsverzeichnis
Symbolverzeichnis xxi
Abkürzungsverzeichnis xxv
1 Einleitung 1
2 Grundlagen und Stand der Forschung 3
2 1 Grundlagen des Produktentstehungsprozesses 3
211 iPeM - das integrierte Produktentstehungsmodell 5
212 Der Contact amp; Channel und Connector-Ansatz 6
213 Virtualisierung im Produktentstehungsprozess 8
2 2 Leichtbau im Fokus der Produktentstehung 9
221 Systemleichtbau - der Target Weighing Ansatz 10
222 Stoffleichtbau 11
223 Formleichtbau 13
2 3 Faserverbundwerkstoffe 15
231 Einordnung der Werkstoffe nach ihrer Faserlänge 16
232 Mechanische Eigenschaften eines unidirektionalen Verbunds 19
233 Eigenschaften von Langfaserverbunden 25
234 Herstellung und Anwendung langfaserverstärkter Verbundwerkstoffe 29
2 4 Optimierungsverfahren 33
241 Formulierung einer Optimierungsaufgabe 34
242 Verfahren der mathematischen Programmierung 36
243 Optimalitätskriterien 37
244 Weitere Verfahren 38
2 5 Verfahren der Strukturoptimierung 41
251 Topologieoptimierung 42
252 Formoptimierung 51
253 Sickenoptimierung 53
254 Rippenoptimierung 54
255 Optimierung von Faserverbundstrukturen 56
2 6 Stochastik und Robust Design 57
261 Robustes und zuverlässiges Design 58
262 Deterministische und stochastische Verfahren 60
263 Samplingverfahren 62
Inhaltsverzeichnis
xviii
3 Zielsetzung der Arbeit 65
4 Methodischer Ansatz 69
4 1 Situationsanalyse und Problemeingrenzung 69
411 Beeinflussbarkeit von Streuungen bei langfaserverstärkten Ver-
bunden 69
412 Verfahren zur Bestimmung und Abbildung lokaler Materialeigen-
schaften 70
413 Zielgruppe 72
4 2 Ansatz und Zielsystem 73
421 Zielsystem der Materialmodellierung 75
422 Zielsystem der Optimierung 75
5 Materialmodellierung 77
5 1 Makroskopischer Ansatz 77
511 Anisotropie der Werkstoffeigenschaften 78
512 Streuung der Werkstoffeigenschaften 89
5 2 Implementierung der Materialmodellierung 94
521 Bestimmung der lokalen Faserorientierungsverteilung 95
522 Berechnung der lokalen Steifigkeiten 100
5 3 Verifizierung des Prozessmodells 102
531 Modell einer dünnwandigen Struktur 103
532 Verifizierung der grundlegenden Funktionen 104
533 Untersuchung von Einflussgrößen 112
534 Bewertung der Methode 119
6 Optimierung unter Robustheitsaspekten 121
6 1 Anwendbarkeit der Topologieoptimierung bei langfaserverstärkten Struk-
turen 121
6 2 Eine neue Methode zur Optimierung langfaserverstärkter Bauteile 123
621 Beschreibung und Bewertung der Robustheit 125
622 Auswahl und Anpassung des Optimierungsverfahrens 132
623 Abbruchkriterium und Konvergenz des Verfahrens 137
624 Implementierung 138
6 3 Einordnung in das iPeM 144
6 4 Übertragbarkeit und Erweiterung der Methode 146
7 Anwendung und Validierung des Prozessmodells zur Optimierung unter
Robustheitsaspekten 149
7 1 Einführung der Optimierungsaufgabe 149
711 Modell einer langfaserverstärkten Struktur 150
Inhaltsverzeichnis
XIX
712 Auswahl relevanter Parameter 151
7 2 Optimierung des vorgestellten Modells 152
721 Deterministische Optimierung eines isotropen Referenzmodells 153
722 Einfluss der inhomogenen und anisotropen Materialeigenschaften
auf das Optimierungsergebnis 155
723 Einfluss der Gewichtung der stochastischen Parameter einer Ziel-
größe 161
724 Bewertung der Ergebnisse 163
7 3 Bewertung des Prozessmodells 165
8 Zusammenfassung und Ausblick 167
8 1 Zusammenfassung 167
8 2 Ausblick 170
A Anhang 173
A 1 Beispiel einer Konfigurationsdatei mit Benutzereingaben zur Steuerung
einer Optimierung 173
Abbildungsverzeichnis 175
|
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