Zusammenführung von Entwurf und Berechnung von Freiformflächen unter Verwendung des isogeometrischen Konzepts

In diesem Projekt wurde ein Konzept entwickelt und umgesetzt, welches den Entwurf und die Berechnung von dünnwandige Freiform-Strukturen in einem Softwarepaket vereint. Der Software Nutzer kann so statische Analysen von seinen Bauteilen wie Windturbinenblätter oder Schalenbau-werken direkt in seinem CAD (Computer Aided Design) Programm durchführen und sich somit im Entwurfsprozess viel Arbeit und Zeit sparen.

Mit herkömmlichen Berechnungsmeth-oden, wie der klassischen Finite Elemente Methode, kann eine Integra-tion von Entwurf und Berechung nicht so einfach realisiert werden da vor jeder Berechnung eine Vernetzung der Geometrie gemacht werden muss. Diese kann nicht immer vollautoma-tisch durchgeführt werden und ist damit sehr zeitintensiv. Zudem erfordert die Erstellung von Finite Elemente Netzen sehr viel Know-How und Erfahrung.

http://www.autobild.de/artikel/formel-1-2009-1001996.html http://www.purd.de/zumgucken/Windrad/Windrad07.jpg

Deshalb wird für das vorgestellte Konzept die vor kurzem neu entwick-elte isogeometrische Analyse verwen-det, welche für die Beschreibung der Geometrie und der Physik die gleichen Basisfunktionen verwendet. Somit kann eine Vernetzung der Geometrie vermie-den werden. Für die konkrete Umset-zung des Konzeptes wird das CAD Programm Rhino und die Finite Elemente Software CARAT++ verwen-det. Die Kommunikation zwischen den beiden Programme wird von einem Interface gemacht, welches in Rhino integriert wird und vom Benutzer bedient werden kann. Somit können statische Analysen von dünnwandige Strukturen in dem CAD Programm Rhino durchgeführt werden ohne das CAD Programm verlassen zu müssen. Das Ziel dieser Arbeit ist die Umset-zung des entwickelten Konzeptes mit der Realisierung eines Softwarepaktes, welches dem Software Nutzer erlaubt statische Analyse von komplexen dünnwandigen Freiform-Strukturen innerhalb einer CAD Umgebung durch-zuführen.

Lehrstuhl für StatikProf. Dr. Ing. K.-U. BletzingerTechnische Universität München

Wettbewerbsbeitrag „auf IT gebaut“ 2012Michael Breitenberger

michael.breitenberger@tum.de

Visualisierung eines Simulationsergebnisses in dem CAD-Programm Rhino

Vernetzung

Bisher muss für die Berechnung von Strukturen eine Geometrietransformation (Vernetzung) durchgeführt werden, welche die ursprüngliche Geometrie (Entwurf) lediglich approximiert. Entwurf und Analyse finden meistens in unterschiedli-chen Programmen statt.

CAD Software (Freiform-Struktur)

Finite Elemente Software

Verfeinerung

Die vor kurzem entwickelte iso- geometrische Analyse verwendet für die Geometrie und der Physik die gleichen Funktionen. Somit können Berechnungen durchgeführt werden ohne die Freiformen in ihrer Form zu verändern. Die Berechnung wird dem Entwurf angenähert.

CAD Software (Freiform-Struktur)

Software für isgeometrische Analyse

Isogeometrische Analyse

Klassische Finite Elemente Analyse

Freiform-Strukturen im Bauwesen

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