Sauer | Bionik in der Strukturoptimierung | E-Book | sack.de
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E-Book, Deutsch, 223 Seiten

Sauer Bionik in der Strukturoptimierung


Praxishandbuch für ressourceneffizienten Leichtbau

E-Book, Deutsch, 223 Seiten

ISBN: 978-3-8343-6233-9
Verlag: Vogel Communications Group GmbH & Co. KG
Format: PDF
 Kopierschutz: Adobe DRM (»Systemvoraussetzungen)

Mit bionischen Verfahren lassen sich Bauteile so gestalten, dass sie mit minimalem Aufwand ihre strukturmechanischen Funktionen erfüllen. Ziel ist es, durch Leichtbaumaßnahmen eine Gewichtseinsparung zu erreichen, womit eine Performancesteigerung ermöglicht wird. Gleichzeitig wird durch ressourceneffizienten Material- und Methodeneinsatz eine Reduktion der Kosten angestrebt. Die Bionik ist hierbei ein mächtiges Werkzeug und hilft diese Ziele zu erreichen.

Aus dem Inhalt:

Leichtbau, Bionik
Kraftfluss
Strukturoptimierung
Evolutionäre Algorithmen
Topologieoptimierung
Formoptimierung
Materialauswahl
Bionik und Optimierung im Produktentwicklungsprozess

Das Buch bietet Konstrukteuren, Entwicklern, Studierenden und Interessierten einen Überblick der Strukturoptimierung und der entsprechenden Optimierungstools. Dies sind sowohl kommerzielle Computerprogramme, als auch robuste Vorgehensweisen, die direkt angewendet und eingesetzt werden können. Excel basierte Tools und Übungen stehen im Onlineservice InfoClick zum Download bereit.
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Autoren/Hrsg.

Sauer, Alexander

Weitere Infos & Material

1;Titel;3
1.1;Impressum / Copyright;4
1.2;Vorwort;5
1.3;Stichwortverzeichnis;221
1.4;Inhaltsverzeichnis;7
2;1 Bionik, Leichtbau und Strukturoptimierung;11
3;2 Leichtbau;13
3.1;2.1 Spannungsfeld Leichtbau;13
3.2;2.2 Kosten;16
3.3;2.3 Leichtbau-Begriffe;18
4;3 Bionik;25
4.1;3.1 Bionik: Biologie und Technik;25
4.2;3.2 Übersetzungs-Wörterbuch: Biologie–Technik /Technik–Biologie;28
4.3;3.3 Bionik in Entwicklungsprozesse integrieren;32
5;4 Kraftfluss;49
5.1;4.1 Geschlossener und offener Kraftfluss;49
5.2;4.2 Favorisierter Kraftfluss;51
5.3;4.3 Atomkräfte als Ursache des favorisierten Kraftflusses;54
5.4;4.4 Gestaltung von Standardbauteilen in Abhängigkeit der Grundlastfälle;59
6;5 Optimierung;65
6.1;5.1 Grundlagen;65
6.2;5.2 Optimierungsverfahren;69
6.3;5.3 Optimierungstools;73
7;6 Evolutionäre Algorithmen;79
7.1;6.1 Evolutionäre Grundlagen;79
7.2;6.2 Evolutionsstrategie;81
7.3;6.3 Einfluss der Strategie und der Einstellungen auf den Optimierungsablauf;81
7.4;6.4 Evolutionäre Optimierung mit Excel;84
8;7 Strukturoptimierung;91
8.1;7.1 Begriffe der Strukturoptimierung;91
8.2;7.2 Fünf Disziplinen der Strukturoptimierung;93
8.3;7.3 Strukturoptimierungsprogramme;96
8.4;7.4 Überblick der erhältlichen Optimierungsprogramme;97
8.5;7.5 FEM (Finite-Elemente-Methode);100
9;8 Topologieoptimierung;103
9.1;8.1 Einführung;103
9.2;8.2 Allgemeiner Ablauf einer Topologieoptimierung mit Ergebnisbetrachtung;108
9.3;8.3 Soft-Kill-Option-Methode (SKO);120
9.4;8.4 SKO mit Excel;123
9.5;8.5 FORTRAN-Programmierung der SKO-Methode;127
9.6;8.6 Mathematische Topologieoptimierung;128
10;9 Kraftkegelmethode (KKM);135
10.1;9.1 Motivation und Grundgedanke;135
10.2;9.2 Begriffe der Kraftkegelmethode;136
10.3;9.3 Drei Varianten der Kraftkegelmethode;136
10.4;9.4 Weitere Anmerkungen und Hinweise;144
10.5;9.5 Zusammenfassung und Übungen zur KKM;146
11;10 Formoptimierung;149
11.1;10.1 Was ist eine Form und wann ist eine Form gut gestaltet?;149
11.2;10.2 Genauere Betrachtung der Kerbspannungen;153
11.3;10.3 Was ist eine strukturmechanisch günstige Kerbkontur?;155
11.4;10.4 Methoden zur Kerbformoptimierung;157
11.5;10.5 Formoptimierung durch Zugdeformation;157
11.6;10.5 Formoptimierung durch Zugdeformation;157
11.7;10.6 Computer-Aided-Optimization-Methode (CAO);159
11.8;10.7 Methode der Zugdreiecke (ZDE);162
12;11 Dimensionierungs-, Sizing- oder Parameteroptimierung;177
12.1;11.1 Biologisches Beispiel für Sizing;177
12.2;11.2 Technische Beispiele für Sizing;178
12.3;11.3 Parametervariation in Excel am Beispiel des Zugseils eines Balkons;179
12.4;11.4 Excel-Solver;181
12.5;11.5 FEM-Parameterstudie;185
13;12 Materialauswahl;189
13.1;12.1 Materialauswahl – Beharren im Bewährten oder risikobereit für neue Werkstoffe?;189
13.2;12.2 Materialauswahlprozess;190
13.3;12.3 Zusammenfassung des Auswahlprozesses;196
14;13 ELiSE-Verfahren;199
14.1;13.1 Diatomeen und Radiolarien;200
14.2;13.2 ELiSE als Produktentstehungsprozess;201
14.3;13.3 Anwendungsbeispiele;204
14.4;13.4 Bewertung des ELiSE-Verfahrens und Einflüsse auf die Optimierungsgüte;205
14.5;13.5 Ausblick: Weiterentwicklungen und Potenziale;206
15;14 Strukturoptimierung imProduktentwicklungsprozess;209
15.1;14.1 Übertragung der Optimierungsergebnisse in den Konstruktionsprozess;210
15.2;14.2 Dienstleister und Fördermöglichkeiten;211
15.3;14.3 Fazit;211

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