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Strukturoptimierung in der Betriebsfestigkeit

Wozu Strukturoptimierung und wann kommt sie zum Einsatz?

Die rechnerischen Strukturoptimierungsverfahren finden vermehrt Einsatz im virtuellen Produktentwicklungsprozess zur Unterstützung der Konstruktion. Es wird dabei zwischen den folgenden Optimierungsverfahren unterschieden:

Topologieoptimierung (frühe Phase, Designvorschlag für die Bauteilstruktur)
Gestaltoptimierung (vorhandenes Produkt, Optimierung lokaler Bauteilbereiche)

Beim Einsatz dieser Optimierungsverfahren werden die Ziele

Steifigkeitsoptimierung,
Spannungs- und Dehnungsoptimierung,
Eigenfrequenzoptimierung,
Optimierung der Lebensdauer unter Berücksichtigung von Kenngrößen der Betriebsfestigkeit

zu einer frühen Phase des Produktentwicklungsprozesses mit numerischen Werkzeugen und Methoden verfolgt. Dies führt für unsere Kunden

zur optimalen Ausschöpfung von Leichtbaupotenzialen,
zur Einsparung von Prototypen und
allgemein zu einem effizienteren Produktentwicklungsprozess.

Worauf haben wir uns innerhalb der Strukturoptimierung fokussiert?

Um diese Ziele für unsere Kunden zu realisieren, nutzt das Kompetenzcenter CAx-Technologien die numerischen Methoden der Strukturoptimierung zur Unterstützung des Konstruktionsprozesses. Aufgrund der langjährigen Erfahrungen im experimentellen Betriebsfestigkeitsbereich und der dabei ermittelten Festigkeitskennwerte haben wir dabei ganz besonderes Augenmerk auf die Strukturoptimierung unter Berücksichtung betriebfestigkeitsrelevanter Größen wie z.B.

zeitlich veränderliche Lasten,
Materialeigenschaften und
Mittelspannungseinfluss

gelegt. Um Betriebsfestigkeitskenngrößen zu berücksichtigen, binden wir Betriebsfestigkeitssoftware (LMS Falancs bzw. LMS Virtual.Lab Durability oder LBF®WheelStrength) in die Optimierungsschleife bestehend aus Optimierungssoftware (FE-Design Tosca) und FE-Solver ein.

Was bieten wir unseren Kunden zur Gestalt- und Topologieoptimierung?

Damit sind wir in der Lage unter Berücksichtigung der aus dem Auslegungsprozess bekannten Restriktionen hinsichtlich Bauraum, Lasten und Funktionsflächen Bauteile numerisch unterstützt zu gestalten, welche die geforderten Vorgaben hinsichtlich