Optimierung mechanischer Strukturen

• Master Maschinenbau

https://moodle.hs-bochum.de/course/view.php?id=7500

Die Lehrveranstaltung Optimierung mechanischer Strukturen vermittelt Methoden und Vorgehensweisen zur systematischen Verbesserung mechanischer Bauteile. Im Mittelpunkt steht die Frage, welche Eigenschaften einer Struktur verändert werden können, welche mechanischen Anforderungen dabei maßgebend sind und welche Optimierungsmethode für eine konkrete Aufgabenstellung geeignet ist.

• In der Vorlesung werden unterschiedliche Ansätze der Strukturoptimierung anhand konkreter Bauteilprobleme eingeführt. Behandelt werden unter anderem parametrische Optimierung und Sizing, Sensitivitätsanalysen, Pareto-Analyse, Topologie-, Form- und Topographieoptimierung sowie Gitterstrukturen. Ergänzend werden grundlegende mechanische Bewertungsgrößen wie Spannung, Steifigkeit und Eigenfrequenzen sowie ausgewählte Grundlagen der Finite-Elemente-Methode aufgegriffen. Die Rückführung von Optimierungsergebnissen in CAD und die kritische Bewertung der Ergebnisse bilden einen weiteren Schwerpunkt. Generatives Design wird als Erweiterung aktueller Optimierungsansätze eingeordnet.
• Im Praktikum werden ausgewählte Verfahren an konkreten Aufgabenstellungen mit aktuellen CAD-/CAE-Werkzeugen angewendet. Neben der Durchführung von Optimierungen steht insbesondere die Interpretation und der Vergleich unterschiedlicher Varianten und Optimierungsergebnisse im Vordergrund.
• Die Veranstaltung ist bewusst anwendungsorientiert aufgebaut. Mathematische und numerische Grundlagen werden nicht umfassend hergeleitet, sondern dort eingeführt, wo sie für das Verständnis und die Bewertung eines Optimierungsproblems erforderlich sind. Ziel ist es, Optimierungsverfahren nicht als reine Softwarefunktionen anzuwenden, sondern deren Einsatzmöglichkeiten, Voraussetzungen und Grenzen nachvollziehen und begründet auswählen zu können.