Software: FEM - Tutorial - Strukturoptimierung - Optimierungsverfahren: Unterschied zwischen den Versionen

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Es geht in diesem Abschnitt nicht um konkrete Optimierungsalgorithmen und nicht um konkrete Methoden der Zielfunktionsformulierung. Es soll hier nur ein Überblick gegeben werden, wofür numerische Optimierung im Rahmen der Strukturoptimierung genutzt wird und an welchen Strukturparametern dabei "gedreht" werden kann:
Es geht in diesem Abschnitt nicht um konkrete Optimierungsalgorithmen und nicht um konkrete Methoden der Zielfunktionsformulierung. Es soll hier nur ein Überblick gegeben werden, wofür numerische Optimierung im Rahmen der Strukturoptimierung genutzt wird, an welchen Strukturparametern "gedreht" werden kann und welche Prinzipien dabei zur Anwendung kommen.


=== Einsatz im Konstruktionsprozess ===
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=== Art der Optimierungsparameter ===
==== Parameterfreie Optimierung ====
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==== Parameter-Optimierung ====
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=== Art der Loesungssuche ===
==== Empirische Verfahren ====
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==== Naturwissenschaftlich-mathematische Verfahren ====





Version vom 14. April 2018, 18:14 Uhr

Optimierungsverfahren (Klassifizierung)

Es geht in diesem Abschnitt nicht um konkrete Optimierungsalgorithmen und nicht um konkrete Methoden der Zielfunktionsformulierung. Es soll hier nur ein Überblick gegeben werden, wofür numerische Optimierung im Rahmen der Strukturoptimierung genutzt wird, an welchen Strukturparametern "gedreht" werden kann und welche Prinzipien dabei zur Anwendung kommen.

Einsatz im Konstruktionsprozess

Innerhalb des Konstruktionsprozesses werden die einzelnen Aspekte einer Bauteil-Struktur nacheinander in der folgenden Reihenfolge jeweils einer Optimierung unterzogen (Bild aus Arion-Theoriehandbuch):

  1. Topologie
  2. Form (Gestalt)
  3. Abmessungen (Dimensionierung)
  4. Material
    .

Für die einzelnen Aspekte können dabei isoliert optimale Lösungen gesucht werden. Meist existieren jedoch Wechselwirkungen zwischen den Struktur-Aspekten, die dann z.B. zu einem iterativen Vorgehen zwingen, wenn die unterschiedlichen Kriterien nicht zu einer gemeinsamen Zielfunktion zusammengeführt werden können:

  • Die klassische Optimierung der Abmessungen und des Materials besitzt zwar ein hohes Potential zur Verbesserung der Funktionalität, besitzt aber meist nur geringen Einfluss auf die Kosten im Produktlebenszyklus.
  • Die vorgelagerte Topologie- und Formoptimierung mit einem weit höheren Einfluss auf die Produktkosten überlässt man heute meist noch der Kreativität und dem Erfahrungswissen der Entwicklungsingenieure.

Die Optimierung der einzelnen Struktur-Aspekte verfolgt unterschiedliche Ziele. Diese sollen im Folgenden kurz erläutert werden:

Topologie-Optimierung

...

Form-Optimierung

...

Groeszen-Optimierung

...

Material-Optimierung

...

Art der Optimierungsparameter

Parameterfreie Optimierung

...

Parameter-Optimierung

...

Art der Loesungssuche

Empirische Verfahren

...

Naturwissenschaftlich-mathematische Verfahren

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