Das Projekt "Optimierungsstrategien mit der adaptiven FEM (innerhalb des SFB 332)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Hochschule Aachen, Laboratorium für Werkzeugmaschinen und Betriebslehre, Lehrstuhl für Werkzeugmaschinen durchgeführt. Fuer den Einsatz faserverstaerkter Kunststoffe spricht neben der hohen Festigkeit und Steifigkeit bei geringem Gewicht die niedrige und in weiten Grenzen einstellbare thermische Ausdehnung. Besonders hochpraezise Komponenten aus dem Maschinenbau, die nur unter thermisch stabilen Bedingungen eine hohe Arbeitsgenauigkeit gewaehrleisten, koennen durch den Einsatz dieser Werkstoffe vom Einfluss innerer und aeusserer Waermequellen unabhaengig gemacht werden. Kompensatorische Massnahmen oder auch der Einsatz in klimatisierten Raeumen werden ueberfluessig. Genauso wie das mechanische Verhalten von Faserverbundkunststoffen durch den Laminataufbau 'konstruiert' werden kann, lassen sich die fuer Kohlenstoff und Aramidfasern charakteristischen negativen Waermeausdehnungskoeffizienten nutzen, um einen Verbundwerkstoff mit dem gewuenschten thermischen Ausdehnungsverhalten zu entwickeln. Im beantragten Zeitraum sollen Strukturoptimierungsverfahren zur Minimierung thermoelastischer Verformungen, Spannungen und Dehnungen unter Beruecksichtigung der Versagensmechanismen in komplexen Bauteilen aus faserverstaerkten Kunststoffen entwickelt und programmtechnisch umgesetzt werden. Variablen der Optimierung sind sowohl die Faserorientierungswinkel der einzelnen Laminatschichten als auch deren Schichtdicken. Das Verformungsverhalten unter statischer Last wird als weiteres wichtiges Kriterium beruecksichtigt.
Das Projekt "Entwicklung von Dekompositionsstrategien fuer die Strukturoptimierung unter Einsatz von Parallelrechnern" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Hochschule Aachen, Laboratorium für Werkzeugmaschinen und Betriebslehre, Lehrstuhl für Werkzeugmaschinen durchgeführt. Fuer die Konstruktion eines Bauteils mit maximaler Steifigkeit oder minimalem Gewicht ist eine optimale Ausnutzung des Materialverhaltens erforderlich. Die optimale Auslegung der entsprechenden Konstruktionsparameter kann mit Hilfe von Finite-Elemente-Optimierungsprogrammen bestimmt werden. Jedoch darf neben der Rechenmodellgroesse die Anzahl der Parameter und die Anzahl der zu beruecksichtigenden Restriktionen nicht beliebig gross gewaehlt werden, wenn Ergebnisse in einem vertretbarem Zeitrahmen erzielt werden sollen. Das hier beantragte Vorhaben hat das Ziel, Dekompositionsstrategien zu entwickeln und auf Parallelrechnern einzusetzen, um Probleme der Strukturoptimierung rechenzeiteffektiv bearbeiten zu koennen. Das Prinzip der Dekomposition besteht darin, komplexe Optimierungsprobleme in mehrere kleine Teilprobleme aufzuspalten. Die entsprechenden Zielfunktionen und Parameter werden fuer jedes Subproblem durch ein geeignetes numerisches Verfahren approximiert und anschliessend unabhaengig voneinander optimiert. Wird durch die Anwendung der Dekompositionsstrategie die Rechenzeit zur Loesung des Strukturoptimierungsproblems reduziert, so soll durch den Einsatz des Parallelrechners auch die Verweilzeit des Rechenauftrages im Computer verringert werden. Die Parallelisierung erfolgt auf zwei Ebenen: zum einen auf der durch die Dekomposition geschaffenen Subsystemebene, zum anderen innerhalb der Subsysteme.
Das Projekt "Numerische und experimentelle Simulation doppelwandiger Lagerbehaelter aus PE-HD" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Institut für Leichtbau und Kunststofftechnik (ILK) durchgeführt. Als Grundlage einer DIBt-Bauartzulassung wurden Spannungs- und Verformungsanalysen sowie Strukturoptimierungen doppelwandiger PE-HD-Lagerbehaelter mit Hilfe der Finite-Elemente-Methode durchgefuehrt. Besonderes Augenmerk galt dabei dem Verformungsverhalten der doppelwandigen Struktur sowie dem Anschlussbereich Boden-Zyklidermantel. Darueber hinaus wurde die Rissschaedigung der inneren Mantelstruktur simuliert. In begleitenden experimentellen Untersuchungen wurde das Zwischenmaterial werkstoffmechanisch charakterisiert.