Topologieoptimierung im praktischen Einsatz

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Topologieoptimierung im praktischen Einsatz

Harzheim, L. / Graf, G. / Klug, S. / Liebers, J.

Topologieoptimierung umfaßt neben der Bauteilgestaltung auch die Formgebungsoptimierung im Konstruktionsprozeß für Bauteile der Kraftfahrzeugtechnik. Der Beitrag berichtet über Erfahrungen mit den CAE/CAD-Programmen SKO und OptiStruct. Beide Programme orientieren sich methodisch an den biologischen Wachstumsregeln des Knochenwachstums und Baumwachtums. Diese biologischen Algorithmen stehen für eine Konstruktionsmethodik, bei der homogene Oberflächeneigenspannungen im Bauteil eine kerbspannungsarme Konstruktion ermöglichen sollen. Die Wachstumsregel des SKO (soft kill option) besagt, daß an Werkstückstellen hoher mechanischer Spannung Material anzulagern und an unterbelasteten Stellen Werkstoff zu entfernen ist. Hierdurch soll, ähnlich wie bei Astanbindungen am Baum, mittels einer Baud-Kurve ein kerbspannungsfreier Übergang realisiert werden. Der Programmeinsatz wird an Beispielen erläutert: durch die Gewichtsersparnis durch Aussparungen in Blechkonstruktionen, durch eine Steifigkeitserhöhung von Blechbauteilen durch Sicken und die Querschnittsoptimierung und optimale Rippengestaltung mechanisch tragender Bauteile (Motorhalter, Achsschenkel).