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Ich habe nur kurz eine grundlegende Frage zur Topologieoptimierung.

Wie kann es sein, dass teilweise das Gewicht von Bauteilen um die Hälfte reduziert wird und die Verschiebung bestimmter Knoten bzw. die Steifheit gleich bleibt oder gar verbessert wird?

egal wie nutzlos das Material an manchen Stellen ist, es gilt doch eigentlich immer, "viel hilft viel" oder nicht?

Mir kommen zwar auch Ausnahmen in den Sinn wie zB ein Kragblaken, der an der Einspannung dünner ist als vorne, aber z.B so ein Bauteil:

?

Ich nehme Material weg und es wird stabilier?    Jemand irgend ne tolle Erklärung dafür? Oder hab ich irgendwas falsch verstanden?

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>>Ich nehme Material weg und es wird stabilier?

Im ersten Entwurf sieht der Konstrukteur nicht unbedingt, wo viel Material benötigt wird und wo nicht.
Die Optimierung nimmt ja nicht einseitig Material weg - an Stellen mit hoher Beanspruchung wird bei Bedarf auch aufgedickt. Natürlich ist das Ziel am Ende Material / Gewicht zu sparen. Und da sind geschickte Berechnungsverfahren eben besser als des Menschen Augenmaß.

>>Oder hab ich irgendwas falsch verstanden?

Schau Dir Dein Beispiel doch noch einmal genauer an:
Das Optimierungskriterium war nicht höhere Steifigkeit sondern 10% Volumeneinsparung!
Als Resultat wird die Zugfestigkeit um 26% verringert!
Lediglich die Biegesteifigkeit wird leicht erhöht.

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Rainer Schulze

[Diese Nachricht wurde von Rainer Schulze am 14. Nov. 2015 editiert.]

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Rainer - Du meinst sicher die Zugspannung, aber nicht die Zugfestigkeit, denn die ist ja Materialabhängig.

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Gruß
Gerd
Hunde haben ein Herrchen oder Frauchen - Katzen haben Personal.

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uebersetzung.PNG

>>Du meinst sicher die Zugspannung, aber nicht die Zugfestigkeit, denn die ist ja Materialabhängig.

Hmm - sollte im Bild von "spell" unten das Wort "stiffness" anders gemeint sein als üblich?

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Rainer Schulze

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Zitat:

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Original erstellt von spell:
Ich habe nur kurz eine grundlegende Frage zur Topologieoptimierung.

Wie kann es sein, dass teilweise das Gewicht von Bauteilen um die Hälfte reduziert wird und die Verschiebung bestimmter Knoten bzw. die Steifheit gleich bleibt oder gar verbessert wird?

[...]

Ich nehme Material weg und es wird stabilier?      Jemand irgend ne tolle Erklärung dafür? Oder hab ich irgendwas falsch verstanden?

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Schau dir die beiden Bilder "Original geometry" und "Design space" nochmal genauer. Man kann erkennen, dass der Design space deutlich größer/dicker ist als das eigentliche Bauteil, damit auch deutlich steifer. Wenn nun an unnützen Stellen Material vom Design space entfernt wird, kann das Ergebnis immernoch steifer sein als die Originalgeometrie. Leichter auch, wenn entsprechend viel unnützes Material entfernt werden kann.

[Diese Nachricht wurde von Mustaine am 14. Nov. 2015 editiert.]

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Hallo spell,

wenn man von einem festen Bauraum ausgeht, hast Du recht. Das optimierte Teil kann unmöglich steifer sein, als der ursprüngliche Bauraum. Würde man den Bauraum während der Optimierung verändern sehe das anders aus, aber dann müßte ich ja auf unvernetzte Bereiche zugreifen. Das ist mir in dieser Form nicht bekannt. Eine Erhöhung der Materialstärke kenne ich nur aus der Shapeoptimierung. Dabei werden dann die Knoten eine Wachstumsschicht verändert.

Was die Minimierung der Dehnungsenergie angeht, stehe ich gerade auch ein bißchen auf dem Schlauch, aber ich glaube, da muß man die beiden Punkte die als "Objective" und "Constraint" bezeichnet werden im Zusammenhang sehen. Die max. Steifigkeit wird durch die Randbedingung Volumeneinsparung begrenzt. So kann ein Ergebnis erzeugt werden, dass zwar dem Optimierungsziel folgt und trotzdem nicht so steif, wie der Bauraum ist.

Hmm......Ergänzungen wären sicher noch sinnvoll, aber aus dem Stegreif fällt mir jetzt auch nicht mehr ein (vorausgesetzt es ergibt überhaupt Sinn). Nach zu lesen wäre das dann bei Harzheim und Schumacher (die Titel lauten beides mal was mit Optimierung  ).

Viele Grüße,
Rally

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Wenn Dir das Leben Faschiertes gibt, mach' Hackfleisch draus....

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