Forschungsgebiete
Topologieoptimierung von Strukturen für nichtlineare Stoßvorgänge
Aufgrund der hohen Nichtlinearität der Stoßvorgänge können klassische Verfahren der Topologieoptimierung (z.B. SIMP oder Homogenisierung) nicht direkt eingesetzt werden. Deswegen werden hier alternative numerische Methoden entwickelt, die auf den Ansätzen der Equivalent Static Load Method (ESLM), des Ground Structure Approaches (GSA) und der Hybrid Cellular Automata (HCA) beruhen. Diese Verfahren müssen erweitert werden, um die hier relevanten Strukturen zu erfassen und die zugehörigen Optimalitäts-kriterien berücksichtigen zu können. [mehr]
Multifidelity Formoptimierung und Robustheitsanalyse für Crash
In jüngerer Zeit wurde die Robust Design Optimization als eigenständiges Forschungsgebiet etabliert. Optimierungs-verfahren tendieren dazu, den Entwurf an die Grenzen der Materialien und des Strukturkonzepts zu treiben, so dass er dann empfindlicher gegen unvermeidbare Streuungen wird. Die neuen Ansätze erreichen über eine Kopplung von Optimierung, Sensitivitätsanalyse und stochastischen Methoden sogenannte robuste optimale Strukturen. Spezielle Algorithmen sind notwendig, um den dabei entstehenden hohen numerischen Aufwand handhabbar zu machen. [mehr]
Formoptimierung und Robustheitsanalyse für Multiphysics
Die Methoden, die für die einkriterielle und mono-disziplinäre Optimierung entwickelt wurden, werden hier auf Multi-Physics Probleme übertragen. Schwerpunkt ist die Entwicklung von numerisch effizienten Verfahren für Probleme der Akustik, der Strömungsmechanik, des Wärmeübertrags, der Strukturdynamik und –statik sowie des Ermüdungsverhaltens und Life-Cycle-Analysis. Die verschiedenen numerischen Simulationen müssen hierbei gekoppelt werden und betreffs Sensitivitäten, Robustheit und Optimalität bewertet werden. Spezieller Fokus ist auch hier die Formoptimierung. [mehr]
Finite-Element-Modellierung zur Verletzungsminimierung
Die für die parametrische Formoptimierung und Robustheits-bewertung entwickelten Methoden werden hier zur Behandlung biomechanischer Probleme (Reduzierung des Verletzungsrisikos in Crash- und Impaktfällen) herangezogen. Spezieller Fokus ist hierbei die Erweiterung existierender deterministischer Studien hinsichtlich stochastischer Modellierung unter Berücksichtigung aller auftretenden Streuungen, speziell auch der Variabilität des Menschen selbst. Erste Ergebnisse wurden für den Kopfaufprall für den Fußgängerschutz und für Schutzkleidungen realisiert. [mehr]
Multi-Level Materialmodellierung für Faserverbundwerkstoffe
Die Crasheigenschaften von faserverstärkten Kunststoffen hängen stark von dem lokalen Faservolumengehalt ab. Dieser selbst ist wiederum stochastischen Schwankungen infolge des Herstellprozesses unterworfen. Um eine zuverlässige numerische (Crash-)Prognose machen zu können, muss der real vorhanden Fasergehalt bekannt sein. Da dieser sich nicht für die gesamte Struktur in einfacher Weise bestimmen lässt, wird hier eine Simulation des Herstellvorgangs durchgeführt. Deren Ergebnisse werden auf das Makromodell gemappt und für die Strukturauslegung berücksichtigt. [mehr]