Graphen- und heuristikbasierte Topologieoptimierung von Profilstrukturen aus Faser-Kunststoff-Verbunden in Crashanwendungen

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Faserkunststoffverbunde zeichnen sich durch hohe spezifische Steifigkeit und Energieabsorption aus, was sie für Crashanwendungen bei niedrigen Massen attraktiv macht. Dank ihres anisotropen Materialverhaltens und mehrlagiger Aufbauten können diese Strukturen individuell und belastungsgerecht gestaltet werden. Optimierungsmethoden unterstützen konstruktive Prozesse, um geeignete Topologien, Formen und Lagenaufbauten zu identifizieren. Die Graphen- und Heuristikbasierte Topologieoptimierung wurde speziell für crashbelastete Aluminiumstrangpressprofile entwickelt. Diese Arbeit beschreibt Erweiterungen zur Optimierung von Faserverbundprofilen, insbesondere Mehrkammerprofilstrukturen aus gewickelten und verklebten Profilen. Die Topologie des Profilquerschnitts und die Lagenaufbauten werden mithilfe von Heuristiken optimiert, die Ergebnisse von Crashsimulationen auswerten und strukturelle Verbesserungen vorschlagen. Neben der Geometriebeschreibung und der Erstellung von Simulationsmodellen werden Optimierungsabläufe und Anwendungsbeispiele präsentiert, die verschiedene crashrelevante Strukturantworten unter Berücksichtigung von Restriktionen und Fertigungsbedingungen optimieren. Die Optimierungsziele umfassen die Minimierung von Massen, Intrusionen und Maximalkräften. Durch diese Methodik können Faserverbundprofilstrukturen für Crashanwendungen optimiert werden, was deren Einsatz erleichtert.