Strukturoptimierung
Peter Allinger und Nick Stockelkamp optimieren bei der Dassault Syst\xe8mes in Karlsruhe Formen, Strukturen und Str\xf6mungen im Bereich des Maschinenbaus. Anwendungsbeispiele reichen vom Zahnimplantat bis zum Schiffsdiesel und typische Optimierungskriterien sind Gewicht, Fertigungskosten und Haltbarkeit. Dabei hat sich der Fokus von einfachen Fragestellungen wie der Durchbiegung hin zu komplexen Fragestellungen wie der Ger\xe4uschentwicklung. In der Fluid-Optimierung geht es unter anderem um die Reduzierung von Druckverlusten, der Vermeidung von Turbulenzen oder auch Verbesserung von W\xe4rmetauschern, beispielweise unterst\xfctzt durch den L\xf6ser OpenFOAM. Dabei gibt es unterschiedliche Vorhegensweisen: Man kann entweder die Ver\xe4nderung der Objekte durch Hinzuf\xfcgen oder Abziehen von Material hervorrufen, oder man berechnet die Sensitivit\xe4t der Zielgr\xf6\xdfe bez\xfcglich Ver\xe4nderungen an den Oberfl\xe4chen. Der m\xf6gliche Design-Raum wird in vielen Anwendungen mit der Finite-Elemente-Methode diskretisiert, um zu einem l\xf6sbaren Problem zu gelangen, wobei Str\xf6mungen oft mit Finite-Volument-Verfahren gel\xf6st werden. Die zentrale Frage ist jedoch, wann man ein Bauteil als optimal bezeichnen kann. Hier hat Prof. Eckart Schnack in den 70er Jahren den Ansatz beschrieben, dass eine gleichm\xe4\xdfige Spannungsverteilung eines beanspruchten Bauteils ein optimales Bauteil auszeichnen kann. Im Fall von strukturmechanischen Belastungen gibt es f\xfcr diesen Optimalit\xe4tsbegriff iterative L\xf6ser, jedoch sind Fragestellungen im Umfeld von Eigenwertprobleme noch ein offenes Forschungsgebiet.