Biologisch inspirierte Flächenversteifungen nach dem Vorbild der Diatomeen


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paul.bomke [ at ] awi.de

Abstract

Die Versteifung von Flächen ist in der Entwicklung und Konstruktion eine vielfach zu bewältigende Herausforderung. Die Schalenstrukturen von Planktonorganismen, sogenannten Diatomeen, werden als Inspiration für neue Lösungen dieser Herausforderung untersucht. Der bionische Prozess resultiert in vier von Diatomeen abstrahierten Modellen. Diese Modelle werden auf ihre minimale Masse hin optimiert. Die maximale Verformung wird zudem als Randbedingung vorgegeben. Anhand eines evolutionären Algorithmus wird die Optimierung parametrisch durchgeführt. Des Weiteren wird jedes Modell unter vier Lastfällen optimiert: Torsion, Kreis-, Flächen- und Streckenlast. Für die vier Modelle wird jeweils ein Referenzmodell entwickelt und auf identische Art und Weise optimiert. Die Arbeitshypothese beschreibt, dass das bionisch entwickelte Modell bei gleicher Steifigkeit leichter ist als das Referenzmodell. Lastfallspezifisch und modellabhängig kann in 11 von 16 Fällen die Arbeitshypothese bestätigt werden. Die entwickelten Modelle erfüllen verschiedene Anforderungen aufgrund ihrer unterschiedlichen Eigenschaften, wodurch eine breite Variabilität für die Anwendung ermöglicht wird.



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Thesis (Bachelor)
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Primary Division
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Not peer-reviewed
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Published
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41585
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Sommer, P. J. A. (2014): Biologisch inspirierte Flächenversteifungen nach dem Vorbild der Diatomeen , Bachelor thesis,


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