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Bionik in der Strukturoptimierung - Praxishandbuch für ressourceneffizienten Leichtbau
von: Alexander Sauer
Vogel Communications Group GmbH & Co. KG, 2018
ISBN: 9783834362339 , 223 Seiten
Format: PDF
Kopierschutz: Wasserzeichen
Mehr zum Inhalt
Bionik in der Strukturoptimierung - Praxishandbuch für ressourceneffizienten Leichtbau
Titel
3
Impressum / Copyright
4
Vorwort
5
Stichwortverzeichnis
221
Inhaltsverzeichnis
7
1 Bionik, Leichtbau und Strukturoptimierung
11
2 Leichtbau
13
2.1 Spannungsfeld Leichtbau
13
2.2 Kosten
16
2.3 Leichtbau-Begriffe
18
3 Bionik
25
3.1 Bionik: Biologie und Technik
25
3.2 Übersetzungs-Wörterbuch: Biologie–Technik /Technik–Biologie
28
3.3 Bionik in Entwicklungsprozesse integrieren
32
4 Kraftfluss
49
4.1 Geschlossener und offener Kraftfluss
49
4.2 Favorisierter Kraftfluss
51
4.3 Atomkräfte als Ursache des favorisierten Kraftflusses
54
4.4 Gestaltung von Standardbauteilen in Abhängigkeit der Grundlastfälle
59
5 Optimierung
65
5.1 Grundlagen
65
5.2 Optimierungsverfahren
69
5.3 Optimierungstools
73
6 Evolutionäre Algorithmen
79
6.1 Evolutionäre Grundlagen
79
6.2 Evolutionsstrategie
81
6.3 Einfluss der Strategie und der Einstellungen auf den Optimierungsablauf
81
6.4 Evolutionäre Optimierung mit Excel
84
7 Strukturoptimierung
91
7.1 Begriffe der Strukturoptimierung
91
7.2 Fünf Disziplinen der Strukturoptimierung
93
7.3 Strukturoptimierungsprogramme
96
7.4 Überblick der erhältlichen Optimierungsprogramme
97
7.5 FEM (Finite-Elemente-Methode)
100
8 Topologieoptimierung
103
8.1 Einführung
103
8.2 Allgemeiner Ablauf einer Topologieoptimierung mit Ergebnisbetrachtung
108
8.3 Soft-Kill-Option-Methode (SKO)
120
8.4 SKO mit Excel
123
8.5 FORTRAN-Programmierung der SKO-Methode
127
8.6 Mathematische Topologieoptimierung
128
9 Kraftkegelmethode (KKM)
135
9.1 Motivation und Grundgedanke
135
9.2 Begriffe der Kraftkegelmethode
136
9.3 Drei Varianten der Kraftkegelmethode
136
9.4 Weitere Anmerkungen und Hinweise
144
9.5 Zusammenfassung und Übungen zur KKM
146
10 Formoptimierung
149
10.1 Was ist eine Form und wann ist eine Form gut gestaltet?
149
10.2 Genauere Betrachtung der Kerbspannungen
153
10.3 Was ist eine strukturmechanisch günstige Kerbkontur?
155
10.4 Methoden zur Kerbformoptimierung
157
10.5 Formoptimierung durch Zugdeformation
157
10.5 Formoptimierung durch Zugdeformation
157
10.6 Computer-Aided-Optimization-Methode (CAO)
159
10.7 Methode der Zugdreiecke (ZDE)
162
11 Dimensionierungs-, Sizing- oder Parameteroptimierung
177
11.1 Biologisches Beispiel für Sizing
177
11.2 Technische Beispiele für Sizing
178
11.3 Parametervariation in Excel am Beispiel des Zugseils eines Balkons
179
11.4 Excel-Solver
181
11.5 FEM-Parameterstudie
185
12 Materialauswahl
189
12.1 Materialauswahl – Beharren im Bewährten oder risikobereit für neue Werkstoffe?
189
12.2 Materialauswahlprozess
190
12.3 Zusammenfassung des Auswahlprozesses
196
13 ELiSE-Verfahren
199
13.1 Diatomeen und Radiolarien
200
13.2 ELiSE als Produktentstehungsprozess
201
13.3 Anwendungsbeispiele
204
13.4 Bewertung des ELiSE-Verfahrens und Einflüsse auf die Optimierungsgüte
205
13.5 Ausblick: Weiterentwicklungen und Potenziale
206
14 Strukturoptimierung imProduktentwicklungsprozess
209
14.1 Übertragung der Optimierungsergebnisse in den Konstruktionsprozess
210
14.2 Dienstleister und Fördermöglichkeiten
211
14.3 Fazit
211
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