A végeselemes módszer alkalmazásai: 1. Numerikus szimuláció
A végeselemes módszer alkalmazásai:
1. Numerikus szimuláció
A végeselemes módszer alkalmazásai:
2. Szerkezetoptimálás
Bisherige Aktivitäten bei EP/CSB auf dem Gebiet der Topologieoptimierung:
1993 und 1995 Tests mit OptiStruct
1996 Projekt mit Altair (Motorhaube)
1996 Test mit CAOSS (MSC/Construct-Vorgänger)
1998 2. Test mit OptiStruct (diverse Anwendungsbeispiele)
1998 Test mit Construct
1998 Test mit CSA/Nastran
1998 OptiStruct als Netzwerklizenz installiert
Méret optimálás
Célja meghatározni az alkatrészek méreteit(pl. lekerekítési sugár, lemezvastagság, tartók, rudak, rugók méretei)
Változó: (shell) elem mérete (vastagsága)Változó: (shell) elem mérete (vastagsága)Célfüggvény: sajátfrekvencia, feszültség
Alak optim álás
Célja meghatározni az alkatrészek alakját (geometriáját)(a terhelések és megtámasztások figyelembevételével)Speciális eset a topográfiai optimalizálás, ahol a shell-elemek csomópontjai normálirányban elmozdulhatnak.
Változó: geometria (alak)Célfüggvény: sajátfrekvencia, merevség, feszültség
Crash Safety (Research)
• The crash response of a car is largely dictated by the chassis rails
• Optimisation of the • Optimisation of the chassis rails can optimise the crash response
Simplified Rail
• Model chassis rail as simple box section
• Assumption -Improvement of quasi-
Eigenvalue buckling forceImprovement of quasi-static Eigenvalue buckling will improve dynamic crush
• Use ReSHAPE to optimise Eigenvalue buckling load Radioss dynamic simulation
Results
• Buckling load easily increased by factor of ten
• No mass increase
• No increase in external • No increase in external size
Original box section
Optimised section
Original section 60x60x300, Thickness 0.8
Crush Response
• Low speed collapse load significantly increased
• High speed energy absorption increased by 90%
Box section Optimised section
Road Wheel Vibration
• 3rd natural frequency was close to excitation frequencies
• 1st and 2nd frequencies were below excitation
Results
Original
3rd increased by 30%1st and 2nd unchanged
Optimised
TOPOGRAPHIETOPOGRAPHIETOPOGRAPHIETOPOGRAPHIE----Beispiel „R171Beispiel „R171Beispiel „R171Beispiel „R171 Rückwand“Rückwand“Rückwand“Rückwand“
Vorher:
Optimierungsergebnis:
Nachher:
1. Eigenfrequenz: +25%
Olajteknő 1
Kiinduló alak
Olajteknő 2
Olajteknő 3
R171 FSM2 Motorhaube InnenteilR171 FSM2 Motorhaube InnenteilR171 FSM2 Motorhaube InnenteilR171 FSM2 Motorhaube Innenteil
Optimales Sickenbild für Lastfall TORSION
Lastfall QUERBIEGUNG VORN
KOMBINATION d. Lastfälle TORSION und
QUERBIEGUNG VORN
Topológia (kialakítás) optimálás
Vortrag Prof. M. Bendsoe ,
Universität Lyngby :
„An Introduction to Topology Design of
1. Optimale Struktur ist meistens ein Composite=> genauere Untersuchung der Grey-Scale-Bereiche
Ergebnis: Material nur entlang der Hauptspannungs-richtungen derMikrostruktur „An Introduction to
Topology Design of Structures, Materials and Mechanisms“
Mikrostruktur
=> Einsatz in der Werkstoffentwicklung
Benutzung der Rank-N-Elements, da bei Homo-genisierungsmethodeo.g. Information verloren geht
2. Beispiel für ein Einsatzgebiet der Mikrostrukturoptimierung:
Entwicklung von Elementen mit negativer Querkontraktionszahl
Vortrag Prof. M. Bendsoe ,
Universität Lyngby :
„An Introduction to Topology Design of „An Introduction to Topology Design of Structures, Materials and Mechanisms“
Magnesium-Tanktrennwand
Spannungsverteilung beim Lastfall Fahrzeugtorsion
OptiStruct-Ergebnis Tanktrennwand
Neuvernetztes Bauteil
- gleiche Steifigkeit wie beim aktuellen Modellstand
- geringere Spannungen im Bauteil
- weniger Schraubstellen
- 540 g leichter (2,32 kg gegnüber 2,84 kg)
• Mounts air conditioner compressor to engine
Compressor Bracket
• The 1st natural frequency in resonance with engine harmonic
• Producing excessive harsh noise
Previous Attempts
• Previously, stiffeners had been added
• However, no improvement • However, no improvement was obtained
• Sensitivity plot (right) shows they are of little benefit
Results
• 1st natural frequency increased by about 15%
• No mass increase
Initial design Final design
Integralträger-Optimierung
Designraum mit Umgebung
Designraum
Lastfall Einfedern mit Motorlast
Lastfall Einfedern mit Motorlast
Lastfall Kurvenfahrt
Lastfall Bremsen
Lastfall Bordsteinschlag
Lastfallkombination Einfedern mit Motorlast, Kurvenfahrt (li, Kurvenfahrt (li, re), Bremsen, Bordsteinschlag