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Robust Design Optimierung endlosfaserverstärkter Verbundbauteile / Titelei/Inhaltsverzeichnis
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I–XIV
Titelei/Inhaltsverzeichnis
I–XIV
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1–4
1 Einleitung
1–4
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1.1 Das Potential von Faserverbundwerkstoffen und Versuche es auszuschöpfen
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1.2 Herausforderung
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1.3 Aufgabenstellung und Gliederung der Arbeit
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5–53
2 Stand der Forschung und Technik
5–53
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2.1 Allgemeines zu faserverstärkten Verbundwerkstoffen
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2.2 Herstellverfahren endlosfaserverstärkter Verbundbauteile
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2.3 Einführung in die Finite-Elemente-Methode
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2.4 Finite-Elemente Formulierungen für faserverstärkte Verbundwerkstoffe
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2.4.1 Analytische Ebenen zur Abbildung von Faserverbundstrukturen
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2.4.2 Geschichtete Volumenelemente
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2.4.3 Kontinuumsschalen
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2.4.4 Schalenelemente
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2.5 Die klassische Laminattheorie
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2.6 Berechnung von interlaminaren Spannungen
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2.7 Bruchkriterien / Versagenshypothesen
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2.7.1 Allgemeines zur Bewertung der Festigkeit einer Faserverbundstruktur
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2.7.2 Nichtinteraktive Versagenskriterien
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2.7.3 Interaktive Versagenskriterien mit Interpolation
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2.7.4 Interaktive und versagensmodenbezogene Kriterien
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2.7.5 Zusammenfassung
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2.8 Globale Sensitivitätsstudien für numerische Modelle
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2.8.1 Samplingverfahren
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2.8.2 Regressionsmodelle
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2.8.3 Studie der Einflüsse
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2.8.4 Optimale Metamodelle und Bewertung der Prognosefähigkeit
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2.9 Optimierungsverfahren
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2.9.1 Überblick
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2.9.2 Mehrzieloptimierung
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2.9.3 Optimierungsverfahren
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2.10 Virtuelle Toleranzanalyse
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2.10.1 Aufgabe der Toleranzanalyse
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2.10.2 Statistische Charakterisierung streuender skalarer Variablen
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2.10.3 Durchführung varianzbasierter Robustheitsbewertungen
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2.11 Numerische Abbildung von Degradationsfeldern
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2.11.1 Materialbeschreibung mit variablen Feldern
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2.11.2 Übertragung von Degradationsbereiche auf FE-Netze
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2.12 Zufallsfelder
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2.12.1 Die Auto-Kovarianz-Matrix
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2.12.2 Spektraldekomposition
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2.12.3 Korrelationslänge
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2.12.4 Überprüfung der Genauigkeit
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54–57
3 Anforderungen an die RDO von endlosfaserverstärkten Verbundbauteilen
54–57
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3.1 Zeitfaktor
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3.2 Genauigkeit
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3.3 Diskussion bisheriger Vorgehensweisen und Schlussfolgerungen
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58–95
4 Konzept zur Kalibrierung und Robust Design Optimierung
58–95
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4.1 Konzept im Überblick
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4.1.1 Schematischer Ablauf
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4.1.2 Begleitendes Beispiel
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4.1.3 Einordnung des Konzepts bzgl. der Phasen der Produktentwicklung
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4.2 Hinweise zum Aufbau eines geeigneten Simulationsmodells
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4.3 Optimierungs-, Kalibrierungs- und Streuparameter
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4.4 Kalibrierung
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4.4.1 Pretest Analyse
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4.4.2 Versuchsdurchführungen
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4.4.3 Abgleich von Versuch und Simulation
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4.5 Sensitivitätsstudie von endlosfaserverstärkten Verbundbauteilen
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4.6 Vorüberlegungen zur Optimierung
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4.7 Bewertung der Prognosefähigkeit der Versagenskriterien
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4.8 Anpassen der Optimierungsverfahren an die Charakteristik von Faserverbundaufgaben
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4.9 Robust Design Optimierung
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96–99
5 Softwaretechnische Umsetzung
96–99
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5.1 Notwendige Schritte zur Umsetzung des Konzepts
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5.2 Hinweise zur Infrastruktur für eine effiziente, simultane Berechnung
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100–128
6 Umsetzung und Validierung an Beispielen
100–128
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6.1 Fallbeispiel: Drapiertes Schalenmodell
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6.1.1 Kalibrierung der Drapiersimulation
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6.1.2 Abgleich von Versuch und Simulation bzgl. mechanischer Kennwerte
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6.1.3 Robustheitsbewertung und Handlungsempfehlungen
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6.1.4 Schlussfolgerungen
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6.2 Fallbeispiel: Frontstruktur Rallye 450
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6.2.1 Überblick über die durchgeführten Schritte
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6.2.2 Simulation der Versuchslastfälle
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6.2.3 Verwendung von Feldstatistik zur Beschreibung von Streuungen
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6.2.4 Pretest Analyse
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6.2.5 Versuchsdurchführungen
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6.2.6 Kalibrierung der Simulationen an die Versuchsergebnisse
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6.2.7 Robust Design Optimierung
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6.2.8 Gegenüberstellung der Ergebnisse und Rechenzeiten
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129–132
7 Bewertung des Analysekonzepts
129–132
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7.1 Diskussion der Genauigkeit
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7.2 Möglichkeit der schrittweisen Erweiterung der Aufgabe
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133–134
8 Zusammenfassung und Ausblick
133–134
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135–146
9 Literaturverzeichnis
135–146
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Robust Design Optimierung endlosfaserverstärkter Verbundbauteile , page I - XIV
Titelei/Inhaltsverzeichnis
Autoren
Markus Kellermeyer
DOI
doi.org/10.51202/9783186443014-I
ISBN print: 978-3-18-344301-7
ISBN online: 978-3-18-644301-4
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