Betriebsfestigkeit ist eine Produkteigenschaft, die für zyklisch beanspruchte Bauteile von zentraler Bedeutung ist. Zur betriebsfesten Auslegung werden je nach Anwendungsbereich experimentelle und/oder numerische Methoden eingesetzt. Betriebsfestigkeit und statische Festigkeit sind weitgehend entkoppelte Eigenschaften. Traditionell basiert die numerische Strukturoptimierung auf Analysen der statischen Beanspruchung von Bauteilen oder ihrer Eigenfrequenzen. Der Beitrag diskutiert Verfahren zur numerischen Simulation der Betriebsfestigkeit und deren Interaktion mit Optimierungsverfahren. Dazu werden zunächst die Unterschiede und Gemeinsamkeiten zwischen Betriebsfestigkeit, Dauerfestigkeit und statischer Festigkeit diskutiert und Verfahren zur numerischen Analyse der Betriebsfestigkeit vorgestellt. Auf der Plattform Virtual.Lab wurde im Rahmen des Forschungsvorhabens ELAnO eine Möglichkeit zur Bauteiloptimierung entwickelt, die im Hintergrund die Programme FALANC und TOSCA verbindet und damit eine nicht parametrische Gestaltoptimierung im Hinblick auf die Betriebsfestigkeit ermöglicht. Parallel ist auf dieser Plattform auch eine parametrische Optimierung möglich, die auf der Technologie von OPTIMUS und des Virtual.Lab Morphers basiert. Mit diesem Verfahren kann der Anwender parameter-gesteuerte Verzerrungen des Finite Element Verfahrens vornehmen und gezielt einzelne Betriebsfestigkeitsergebnisse in die Optimierung aufnehmen oder ausblenden. Insbesondere können hier auch nicht geometrische Größe beeinflusst werden, etwa ein Regelsystem. Eine Bauteiloptimierung wird am Elementarbeispiel einer Lochscheibe unter mehraxial nicht proportionaler Belastung beschrieben. Zur Simulation der Betriebsfestigkeit von Subsystemen wurde Virtual.Lab so implementiert, dass der Datentransfer zwischen Mehrkörpersimulation und Betriebsfestigkeitsanalyse automatisch und fehlerfrei ablaufen kann. An jede Betriebsfestigkeitsanalyse läßt sich eine Gestaltoptimierung anschließen. Dies wird am Beispiel eines Schwenklagers in einem Pkw-Fahrwerk dargestellt. Eine nicht ausreichende Betriebsfestigkeit kann mit minimalem Aufwand an Simulationsvorbereitung und minimalen Kosten in der Fertigung korrigiert werden. Dieses Verfahren kann für einzelne Bauteile oder für Baugruppen (Subsysteme) ab sofort eingesetzt werden.


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    Titel :

    Optimierung im Hinblick auf Betriebsfestigkeitseigenschaften am Beispiel von Fahrwerkskomponenten


    Beteiligte:
    Köttgen, Volker B. (Autor:in) / Noack, Joachim (Autor:in) / Hack, Michael (Autor:in) / Zingsheim, Frank (Autor:in)


    Erscheinungsdatum :

    2003


    Format / Umfang :

    6 Seiten, 6 Bilder, 2 Quellen



    Medientyp :

    Aufsatz (Konferenz)


    Format :

    Print


    Sprache :

    Deutsch




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