Dr.-Ing. Christopher Ortmann
Email: christopher.ortmann[at]volkswagen.de
Thema der Dissertation:
Erstbetreuung der Dissertation erfolgt durch Professor Dr.-Ing. Axel Schumacher der Bergischen Universität Wuppertal.
Zweitbetreuung der Dissertation erfolgt durch Professor Dr.-Ing. Martin Meywerk der Helmut-Schmidt-Universität Hamburg
Shaker Verlag 2015, ISBN 978-3-8440-3746-3
http://www.shaker.de/de/content/catalogue/index.asp?lang=de&ID=8&ISBN=978-3-8440-3746-3
In vielen Bereichen der Strukturauslegung werden mathematische Verfahren zur Topologieoptimierung sehr erfolgreich eingesetzt. Zur Auslegung von crashbelasteten Strukturen sind diese Verfahren aber nur sehr eingeschränkt geeignet. Verantwortlich hierfür sind unter anderem die während eines Crashproblems auftretenden Nichtlinearitäten wie große Verschiebungen und Rotationen, Kontakt und nichtlineares, geschwindigkeitsabhängiges Materialverhalten unter Berücksichtigung von Versagensmodellen.
Die im Rahmen des Promotionsvorhabens entwickelte Methode der Graphen- und Heuristikbasierten Topologieoptimierung (GHT) versucht diese Lücke zu schließen. Die Anwendungen sind Auslegungen von Profilquerschnitten von Fahrzeugkarosserien. Der Querschnitt der zu optimierenden Struktur wird durch einen mathematischen, zweidimensionalen Graphen abstrahiert, an welchem alle Operationen durchgeführt werden. Zu jedem Zeitpunkt der Optimierung kann aus diesem ein dreidimensionales Finite-Elemente-Modell der aktuellen Struktur erzeugt werden. Das eigentliche Optimierungsproblem wird in eine äußere und eine innere Optimierungsschleife aufgeteilt. In der äußeren Schleife modifizieren aus Expertenwissen abgeleitete Heuristiken (Regeln) die Topologie und Gestalt des Bauteils, während in der inneren Schleife die automatisch erzeugten Gestalt- und Dimensionierungsparameter der Struktur mit mathematischen Optimierungsverfahren optimiert werden.
Beispiel: Aluminiumrahmen durch Kugel beschossen
Shaker Verlag 2015, ISBN 978-3-8440-3746-3
http://www.shaker.de/de/content/catalogue/index.asp?lang=de&ID=8&ISBN=978-3-8440-3746-3
Veröffentlichungen:
Schumacher A, Ortmann C (2011) Topology Optimization - Reseach State of the Art. Proceeding of the Automotive CAE Grand Challenge 2011, Hanau, Deutschland,
19 - 20 April
Schumacher A, Ortmann C (2012) Regelbasiertes Verfahren zur Topologieoptimierung von Profilquerschnitten für Crashlastfälle. Beitrag auf den Karosseriebautagen Hamburg 2012 12. Internationale ATZ-Fachtagung, Hamburg, Deutschland, 10.-11. Mai
Schumacher A, Ortmann C (2012) Crashoptimierung - Vergleich Intuition und Algorithmus. Mobiles Fachzeitschrift für Konstrukteure 37: 58-60
Schumacher A, Ortmann C (2012) Topology optimization of crash structures - creativity versus computer-based algorithms. Beitrag auf dem 11. LS-DYNA Forum, Ulm, Deutschland, 9.-10. Oktober
www.dynamore.de/de/download/papers/ls-dyna-forum-2012/documents/optimization-3-3
Ortmann, C.; Schumacher, A. (2012): „Kombination von mathematischen Verfahren und aus Expertenwissen abgeleiteten Heuristiken zur topologischen Auslegung crashbelasteter Profilquerschnitte in Karosseriestrukturen“, VDI-Berichte Nr. 2169, Seite 241-356, 2012
Ortmann C, Schumacher A (2012) Methodik der Graphen- und heuristikbasierten Topologieoptimierung zur Auslegung von crashbelasteten Fahrzeugstrukturen. Beitrag auf der SIMVEC Berechnung,
Simulation und Erprobung im Fahrzeugbau 2012, Baden-Baden, Deutschland, 20.-21. November
Ortmann C, Schumacher A (2013) Graph and heuristic based topology optimization of crash loaded structures. Struct Multidisc Optim 47(6): 839-854
www.wccm-eccm-ecfd2014.org/admin/files/fileabstract/a772.pdf
Ortmann C, Schumacher A (2013) Hierarchical topology and shape optimization of crash-loaded profile structures. Proceeding of the 10th World Congress on Structural and Multidisciplinary Optimization, ISSMO, Orlando, Florida, USA,
19 – 24. Mai
Ortmann, C.; Schumacher, A. (2013): "Graph and heuristic based topology optimization of crash loaded structures", Journal of Structural and Multidisciplinary Optimization (2013) 47:839–854
Ortmann, C.; Schumacher, A. (2013): "Hierarchical topology and shape optimization of crash-loaded profile structures”, 10th World Congress on Structural and Multidisciplinary Optimization, May 19 -24, 2013, Orlando, Florida, USA www2.mae.ufl.edu/mdo/Papers/5205.pdf
Schumacher A, Ortmann C (2013) Rule generation for optimal topology changes of crash-loaded structures, Proceeding of the 10th World Congress on Structural and Multidisciplinary Optimization, ISSMO, Orlando, Florida, USA, 19 – 24. Mai
www2.mae.ufl.edu/mdo/Papers/5231.pdf
Schumacher, A., Hakim, K., Ortmann, C. (2014): Einsatz von Metamodellen bei der Auslegung von Leichtbaustrukturen, VDI-Konferenz „Cabriolets“, 25.-26.06.2014 in Stuttgart
Ortmann, C., Schumacher, A. (2014): Branching strategies for the application of heuristics to the topology optimization of crash loaded structures, Proceedings of the 11th World Congress on Computational Mechanics (WCCM XI), Barcelona, 20-25 July 2014
https://www.oms.uni-wuppertal.de/fileadmin/maschbau/oms/images/Lehre/2014-WCCM_paper_ortmann.pdf
Ortmann C, Schumacher A (2014c) Mathematical Description and Algorithmization of Expert Knowledge for the Support of the Topology Optimization of Crashworthiness Structures. PAMM Proc Appl Math Mech 14: 1023-1026http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/pamm.201410488/abstract
