Titel | 3 |
Impressum / Copyright | 4 |
Vorwort | 5 |
Stichwortverzeichnis | 221 |
Inhaltsverzeichnis | 7 |
1 Bionik, Leichtbau und Strukturoptimierung | 11 |
2 Leichtbau | 13 |
2.1 Spannungsfeld Leichtbau | 13 |
2.2 Kosten | 16 |
2.3 Leichtbau-Begriffe | 18 |
3 Bionik | 25 |
3.1 Bionik: Biologie und Technik | 25 |
3.2 Übersetzungs-Wörterbuch: Biologie–Technik /Technik–Biologie | 28 |
3.3 Bionik in Entwicklungsprozesse integrieren | 32 |
4 Kraftfluss | 49 |
4.1 Geschlossener und offener Kraftfluss | 49 |
4.2 Favorisierter Kraftfluss | 51 |
4.3 Atomkräfte als Ursache des favorisierten Kraftflusses | 54 |
4.4 Gestaltung von Standardbauteilen in Abhängigkeit der Grundlastfälle | 59 |
5 Optimierung | 65 |
5.1 Grundlagen | 65 |
5.2 Optimierungsverfahren | 69 |
5.3 Optimierungstools | 73 |
6 Evolutionäre Algorithmen | 79 |
6.1 Evolutionäre Grundlagen | 79 |
6.2 Evolutionsstrategie | 81 |
6.3 Einfluss der Strategie und der Einstellungen auf den Optimierungsablauf | 81 |
6.4 Evolutionäre Optimierung mit Excel | 84 |
7 Strukturoptimierung | 91 |
7.1 Begriffe der Strukturoptimierung | 91 |
7.2 Fünf Disziplinen der Strukturoptimierung | 93 |
7.3 Strukturoptimierungsprogramme | 96 |
7.4 Überblick der erhältlichen Optimierungsprogramme | 97 |
7.5 FEM (Finite-Elemente-Methode) | 100 |
8 Topologieoptimierung | 103 |
8.1 Einführung | 103 |
8.2 Allgemeiner Ablauf einer Topologieoptimierung mit Ergebnisbetrachtung | 108 |
8.3 Soft-Kill-Option-Methode (SKO) | 120 |
8.4 SKO mit Excel | 123 |
8.5 FORTRAN-Programmierung der SKO-Methode | 127 |
8.6 Mathematische Topologieoptimierung | 128 |
9 Kraftkegelmethode (KKM) | 135 |
9.1 Motivation und Grundgedanke | 135 |
9.2 Begriffe der Kraftkegelmethode | 136 |
9.3 Drei Varianten der Kraftkegelmethode | 136 |
9.4 Weitere Anmerkungen und Hinweise | 144 |
9.5 Zusammenfassung und Übungen zur KKM | 146 |
10 Formoptimierung | 149 |
10.1 Was ist eine Form und wann ist eine Form gut gestaltet? | 149 |
10.2 Genauere Betrachtung der Kerbspannungen | 153 |
10.3 Was ist eine strukturmechanisch günstige Kerbkontur? | 155 |
10.4 Methoden zur Kerbformoptimierung | 157 |
10.5 Formoptimierung durch Zugdeformation | 157 |
10.5 Formoptimierung durch Zugdeformation | 157 |
10.6 Computer-Aided-Optimization-Methode (CAO) | 159 |
10.7 Methode der Zugdreiecke (ZDE) | 162 |
11 Dimensionierungs-, Sizing- oder Parameteroptimierung | 177 |
11.1 Biologisches Beispiel für Sizing | 177 |
11.2 Technische Beispiele für Sizing | 178 |
11.3 Parametervariation in Excel am Beispiel des Zugseils eines Balkons | 179 |
11.4 Excel-Solver | 181 |
11.5 FEM-Parameterstudie | 185 |
12 Materialauswahl | 189 |
12.1 Materialauswahl – Beharren im Bewährten oder risikobereit für neue Werkstoffe? | 189 |
12.2 Materialauswahlprozess | 190 |
12.3 Zusammenfassung des Auswahlprozesses | 196 |
13 ELiSE-Verfahren | 199 |
13.1 Diatomeen und Radiolarien | 200 |
13.2 ELiSE als Produktentstehungsprozess | 201 |
13.3 Anwendungsbeispiele | 204 |
13.4 Bewertung des ELiSE-Verfahrens und Einflüsse auf die Optimierungsgüte | 205 |
13.5 Ausblick: Weiterentwicklungen und Potenziale | 206 |
14 Strukturoptimierung imProduktentwicklungsprozess | 209 |
14.1 Übertragung der Optimierungsergebnisse in den Konstruktionsprozess | 210 |
14.2 Dienstleister und Fördermöglichkeiten | 211 |
14.3 Fazit | 211 |