Charakterisierung mechanischer Eigenschaften von versteifenden, dreidimensionalen Gitterstrukturen


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paul.bomke [ at ] awi.de

Abstract

Leichtbau ist eine innovative Schlüsseldisziplin der Konstruktionswissenschaften von morgen. Das Erreichen einer maximalen Bauteilsteifigkeit bei minimaler Masse ist ein zeitloser Grund- satz dieser Technologie. In dieser Arbeit wird das mechanische Verhalten einer dreidimensiona- len Gitterstruktur charakterisiert. Die Struktur ist an biologische Vorbilder angelehnt, stammt aus der ELiSE-Technologie Evolutionary Light Structure Engineering) und basiert auf spezi- ellen Verteilungsalgorithmen. Mit Hilfe von Referenzmodellen soll die Robustheit und Steifigkeit der ELiSE-Struktur im Vergleich zu anderen Konstruktionsmethoden ermittelt werden. Zur Voroptimierung werden an unterschiedlichen Modellen evolutionäre Algorithmen und Topologieoptimierung genutzt. Anschließend werden die Modelle in einer FE-Analyse belastet und auf Spannungsverteilung, Maximalspannung und maximale Verformung untersucht und gegenübergestellt. Die Ergebnisse zeigen, dass die diffuse Balkenstruktur von ELiSE die aufgebrachten Lasten am besten aufnehmen kann, indem sie die Kraft in die filigrane Struktur einleitet. Aufgrund der vielen möglichen Lastpfade für angreifende Kräfte und Momente, weist sie ein hohes Maß an Robustheit auf. Diese Robustheit der Struktur kann durch eine Adaptivität weiter gesteigert werden, indem die Balkenstruktur in hoch belasteten Bereichen sich autonom weiter verdichtet. Dieser Ansatz bildet die Grundlage für eine Optimierung der untersuchten Verteilungsalgorithmen der ELiSE- Struktur, welcher Potential zu einer zuku¨nftigen Verwendung in der Konstruktionsbranche hat. Durch den raschen Fortschritt der Additiven Fertigung wird ein Einsatz der Strukturen noch realistischer.



Item Type
Thesis (Bachelor)
Authors
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Primary Division
Programs
Primary Topic
Publication Status
Published
Eprint ID
41581
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Kehm, C. (2016): Charakterisierung mechanischer Eigenschaften von versteifenden, dreidimensionalen Gitterstrukturen , Bachelor thesis,


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