a végeselemes módszer alkalmazásai: 1. numerikus szimuláció

A végeselemes módszer alkalmazásai:

1. Numerikus szimuláció

A végeselemes módszer alkalmazásai:

2. Szerkezetoptimálás

Bisherige Aktivitäten bei EP/CSB auf dem Gebiet der Topologieoptimierung:

1993 und 1995 Tests mit OptiStruct

1996 Projekt mit Altair (Motorhaube)

1996 Test mit CAOSS (MSC/Construct-Vorgänger)

1998 2. Test mit OptiStruct (diverse Anwendungsbeispiele)

1998 Test mit Construct

1998 Test mit CSA/Nastran

1998 OptiStruct als Netzwerklizenz installiert

Méret optimálás

Célja meghatározni az alkatrészek méreteit(pl. lekerekítési sugár, lemezvastagság, tartók, rudak, rugók méretei)

Változó: (shell) elem mérete (vastagsága)Változó: (shell) elem mérete (vastagsága)Célfüggvény: sajátfrekvencia, feszültség

Alak optim álás

Célja meghatározni az alkatrészek alakját (geometriáját)(a terhelések és megtámasztások figyelembevételével)Speciális eset a topográfiai optimalizálás, ahol a shell-elemek csomópontjai normálirányban elmozdulhatnak.

Változó: geometria (alak)Célfüggvény: sajátfrekvencia, merevség, feszültség

Crash Safety (Research)

• The crash response of a car is largely dictated by the chassis rails

• Optimisation of the • Optimisation of the chassis rails can optimise the crash response

Simplified Rail

• Model chassis rail as simple box section

• Assumption -Improvement of quasi-

Eigenvalue buckling forceImprovement of quasi-static Eigenvalue buckling will improve dynamic crush

• Use ReSHAPE to optimise Eigenvalue buckling load Radioss dynamic simulation

Results

• Buckling load easily increased by factor of ten

• No mass increase

• No increase in external • No increase in external size

Original box section

Optimised section

Original section 60x60x300, Thickness 0.8

Crush Response

• Low speed collapse load significantly increased

• High speed energy absorption increased by 90%

Box section Optimised section

Road Wheel Vibration

• 3rd natural frequency was close to excitation frequencies

• 1st and 2nd frequencies were below excitation

Results

Original

3rd increased by 30%1st and 2nd unchanged

Optimised

TOPOGRAPHIETOPOGRAPHIETOPOGRAPHIETOPOGRAPHIE----Beispiel „R171Beispiel „R171Beispiel „R171Beispiel „R171 Rückwand“Rückwand“Rückwand“Rückwand“

Vorher:

Optimierungsergebnis:

Nachher:

1. Eigenfrequenz: +25%

Olajteknő 1

Kiinduló alak

Olajteknő 2

Olajteknő 3

R171 FSM2 Motorhaube InnenteilR171 FSM2 Motorhaube InnenteilR171 FSM2 Motorhaube InnenteilR171 FSM2 Motorhaube Innenteil

Optimales Sickenbild für Lastfall TORSION

Lastfall QUERBIEGUNG VORN

KOMBINATION d. Lastfälle TORSION und

QUERBIEGUNG VORN

Topológia (kialakítás) optimálás

Vortrag Prof. M. Bendsoe ,

Universität Lyngby :

„An Introduction to Topology Design of

1. Optimale Struktur ist meistens ein Composite=> genauere Untersuchung der Grey-Scale-Bereiche

Ergebnis: Material nur entlang der Hauptspannungs-richtungen derMikrostruktur „An Introduction to

Topology Design of Structures, Materials and Mechanisms“

Mikrostruktur

=> Einsatz in der Werkstoffentwicklung

Benutzung der Rank-N-Elements, da bei Homo-genisierungsmethodeo.g. Information verloren geht

2. Beispiel für ein Einsatzgebiet der Mikrostrukturoptimierung:

Entwicklung von Elementen mit negativer Querkontraktionszahl

Vortrag Prof. M. Bendsoe ,

Universität Lyngby :

„An Introduction to Topology Design of „An Introduction to Topology Design of Structures, Materials and Mechanisms“

Magnesium-Tanktrennwand

Spannungsverteilung beim Lastfall Fahrzeugtorsion

OptiStruct-Ergebnis Tanktrennwand

Neuvernetztes Bauteil

- gleiche Steifigkeit wie beim aktuellen Modellstand

- geringere Spannungen im Bauteil

- weniger Schraubstellen

- 540 g leichter (2,32 kg gegnüber 2,84 kg)

• Mounts air conditioner compressor to engine

Compressor Bracket

• The 1st natural frequency in resonance with engine harmonic

• Producing excessive harsh noise

Previous Attempts

• Previously, stiffeners had been added

• However, no improvement • However, no improvement was obtained

• Sensitivity plot (right) shows they are of little benefit

Results

• 1st natural frequency increased by about 15%

• No mass increase

Initial design Final design

Integralträger-Optimierung

Designraum mit Umgebung

Designraum

Lastfall Einfedern mit Motorlast

Lastfall Einfedern mit Motorlast

Lastfall Kurvenfahrt

Lastfall Bremsen

Lastfall Bordsteinschlag

Lastfallkombination Einfedern mit Motorlast, Kurvenfahrt (li, Kurvenfahrt (li, re), Bremsen, Bordsteinschlag