Strukturoptimierung formadaptiver Tragwerke
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Im Themengebiet der Bistabilität wurde eine Optimierungszielfunktion vorgestellt, die sich zur Erzeugung selbststabiler Verformungszustände eignet. Zugrunde liegt hierbei eine verschiebungsgesteuerte, nichtlineare statische Analyse. Ein modifiziertes Prädiktorverfahren wurde eingesetzt, welches das Verhältnis der Designänderung aufeinanderfolgender Optimierungsschritte als Skalierungsfaktor für die Extrapolation der Verformungsänderung einsetzt. Zur Vermeidung überkritischer oder labiler Selbstgleichgewichtszustände wurde dem Optimierungsproblem eine eigenwertbasierte Nebenbedingung hinzugefügt. Im Rahmen dieses Forschungsprojektes wurden Techniken der parameterfreien Formoptimierung eingesetzt, um neuartige Strukturen mit bistabilen Eigenschaften zu erzeugen, die sich einer Beschreibung durch analytische Modelle entziehen. Komplexe Formadaptive Strukturen wurden mit Formvariablen, sowie Lagendicken und Faserwinkeln optimiert. Außerdem wurde ein Konzept zur Formoptimierung elastischer Gelenke auf Schalenstrukturen vorgestellt. Eine Erweiterung der Vertex Morphing Methode zur knotenbasierten Formoptimierung ermöglicht es dabei, die Position des elastischen Gelenks gezielt vorzuschreiben.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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“Simulation and Parameter-Free Optimization of a Piezo-Actuated Solid-State Variable-Camber Wing”. 6th ECCOMAS Thematic Conference on Smart Structures and Material (SMART2013), June 24th-26th, Torino, 2013
Fischer, M.; Masching, H.; Bletzinger, K.-U.; Bilgen, O.
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(2015). Parameter free structural optimization of adaptive structures. YIC GACM 2015, 3rd ECCOMAS Young Investigators Conference, 6th GACM Colloquium, July 20-23, 2015, Aachen, Germany
Masching, H.; Bletzinger, K.-U.
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(2016). Parameter Free Optimization of Shape Adaptive Shell Structures. Dissertation, Technische Universität München
Masching, H.
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(2016). Parameter free structural optimization applied to the shape optimization of smart structures. Finite Elements in Analysis and Design, 111, 33–45
Masching, H.; & Bletzinger, K. U.
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(2017). Assessment of filter properties and the numerical treatment in context of Vertex Morphing. In 12th World Congress of Structural and Multidisciplinary Optimisation. Braunschweig, Germany
Geiser, A.; Baumgärtner, D.; Wüchner, R.; Bletzinger, K.-U.
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(2017). Shape Optimization. In Encyclopedia of Computational Mechanics Second Edition (eds E. Stein, R. Borst and T. J. Hughes)
Bletzinger, K.
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(2017). Variable filter radii for Vertex Morphing based design of adaptive structures. In Proceedings of the 7th GACM Colloquium on Computational Mechanics for Young Scientists from Academia and Industry. Stuttgart, Germany
Geiser, A.; Wüchner, R.; Bletzinger, K.-U.
