Strukturoptimierung

In der Strukturoptimierung werden mechanisch oder thermisch belastete Bauteile hinsichtlich ihrer Gestalt optimiert oder verbessert. In diesem Prozess werden Entwurfs- oder Designvariablen definiert, die nach spezifischen Optimierungsalgorithmen iterativ in Bezug auf das angestrebte Ziel verbessert werden.7675

Ausgehend von einem Startentwurf werden analytische und/oder numerische Berechnungen durchgeführt. Die anschließende Bewertung bestimmt, ob das Optimum erreicht ist. Falls nicht, erfolgt eine inkrementelle Änderung des Entwurfs, gefolgt von einem weiteren Berechnungszyklus. Das Erreichen des Optimums beendet den Prozess. Die Aufgabe der Optimierungsalgorithmen besteht darin, die Effizienz der Lösungsfindung zu erhöhen. Je nach Designvariablen werden verschiedene Disziplinen der Optimierung unterschieden.

Topologieoptimierung: Hierbei wird die Masse in einem gegebenen Raum verteilt. Die Designvariablen sind hier die Dichte und entsprechend die Verteilung des E-Moduls im Raum.

Formoptimierung: Bei einer gegebenen Bauteiltopologie wird die Form verbessert.

Bemessungsoptimierung: Bei festgelegten Formen beeinflusst diese Disziplin die Querschnittsabmessungen oder Dicken.

Materialoptimierung: Hierbei wird die verwendete Materialstruktur beeinflusst. Dies können beispielsweise Faserausrichtungen oder Schichtungsdicken bei Verbundwerkstoffen sein.