Navigationsweiche Anfang

Navigationsweiche Ende

Kontakt und Publikationen Christopher Ortmann


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

 

 

Entwicklung eines graphen- und heuristikbasierten Verfahrens zur Topologieoptimierung von Profilquerschnitten für Crash-Lastfälle

 

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

 

 

Startentwurf (animiert)

 

 

 

 

Optimierungsergebnis (animiert)

Minimiere Intrusion

Massenrestriktion

Fertigungsrestriktionen

 

Maximale Intrusion -84,7 % gegenüber Startentwurf

 

 

 

 

Optimierungsergebnis (animiert)

Minimiere Beschleunigung

Intrusionsrestriktion

Fertigungsrestriktionen

 

Maximale Beschleunigung -29,7 % gegenüber Startentwurf

 

 

Kontakt und Publikationen