Optimierung des strukturellen Verhaltens von Maschinenbauteilen durch parametergestützte Variation von Freiformgeometrien mit geometrischen Restriktionen

在韦尔登的结构优化设计中，基于有限元法（FEM），提出了一种新的结构优化设计方法。这种形式优化的特点是，在建筑领域，全球建筑业的发展受到了影响（z.B. Spannungskerben，die zum Versagen des gesamten Teils führen können），in irer Form so zu variieren，dass das Bauteilverhalten（Spannungen，Verformungen usw.）德国语德语。在韦尔登优化系统中，通过样条曲线或样条曲线拟合优化几何，得到优化参数的形状和切线。Despein spezielles Software modul sollen die geometrischen Eigenschafen der Splines überprüft韦尔登（Krümmungswerte，Abstände，Strukturabmessungen usw.）.通过优化的非线性几何韦尔登变量，可以使优化模型更加精确和鲁棒。Außerdem können geometrische Fertigungsrandbedingungen im Sinne einer Grobprüfung auf Herstellbarkeit durch ein bestimmtes Verfahren implementiert韦尔登.有限元模型分析中的模具是基于几何的。将CAE系统应用于CAD模型，将产生一个新的有限元模型。最后，通过对CAD模型进行几何优化，得到一个基于网格的Rücktransformation（如z.B.（der Gestaltoptimierung mit Basisformen）ist nicht erforderlich，was den Konstrukteur deutlich entlastet.所有的最优化都是韦尔登的结果，这种相对不确定性并不存在最优化的问题，就像它们在进化中的韦尔登一样。在演示的过程中，可以通过优化韦尔登的最优化（Verformungen、Spannungen、Eigenfrequenzen）方法，从机床制造和传动技术中获得最佳的零部件。

Bei der Konstruktion von Maschinenbauteilen werden routinemäßig Strukturoptimierungsverfahren eingesetzt, die auf der Methode der Finiten Elemente (FEM) basieren. Die sogenannten Formoptimierungsverfahren eignen sich besonders dazu, lokale Bauteilbereiche, die das globale Bauteilverhalten beeinflussen (z.B. Spannungskerben, die zum Versagen des gesamten Teils führen können), in ihrer Form so zu variieren, dass das Bauteilverhalten (Spannungen, Verformungen usw.) teilweise deutlich verbessert wird. In diesem Vorhaben soll ein Optimierungssystem entwickelt werden, das die Optimierungsgeometrie durch Splinekurven oder Splineflächen abbildet, deren Stützstellen und Tangentenwerte die Optimierungsparameter bilden. Durch ein spezielles Softwaremodul sollen die geometrischen Eigenschafen der Splines überprüft werden (Krümmungswerte, Abstände, Strukturabmessungen usw.). Varianten mit unzulässigen Geometrien werden von der Optimierung ausgeschlossen, wodurch das Optimierungsgebiet verkleinert und das Optimierungsmodell robuster wird. Außerdem können geometrische Fertigungsrandbedingungen im Sinne einer Grobprüfung auf Herstellbarkeit durch ein bestimmtes Verfahren implementiert werden. Die in der Analyse verwendeten FE-Modelle sind geometriebasiert, d.h. das CAE- System manipuliert das CAD-Modell, woraufhin ein neues FE-Modell erzeugt wird. Damit liegt am Ende der Optimierungsrechnung ein CAD-Modell mit optimaler Geometrie vor, eine Rücktransformation wie bei rein netzbasierten Verfahren (wie z.B. der Gestaltoptimierung mit Basisformen) ist nicht erforderlich, was den Konstrukteur deutlich entlastet. Als Optimierungsalgorithmus werden evolutionäre Algorithmen verwendet, da diese relativ unempfindlich gegenüber nichtkonvexen und nicht zusammenhängenden Optimierungsproblemen sind, wie sie in diesem Vorhaben erwartet werden müssen. Um die Leistungsfähigkeit des entwickelten Systems zu demonstrieren, sollen exemplarisch Bauteile aus dem Werkzeugmaschinenbau und der Antriebstechnik mit unterschiedlichen Optimierungszielen (Verformungen, Spannungen, Eigenfrequenzen) formoptimiert werden.