Graphen- und Heuristikbasierte Topologieoptimierung axial belasteter Crashstrukturen

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Stranggepresste Profilstrukturen sind weit verbreitet als Crashstrukturen in Kraftfahrzeugen. Für die effiziente Auslegung dieser Strukturen hinsichtlich ihres Crashverhaltens spielen Topologieoptimierungsmethoden eine Schlüsselrolle. Etablierte Methoden sind aufgrund der Nichtlinearitäten in der Crashsimulation oft ungeeignet. Daher wurde die Graphen- und Heuristikbasierte Topologieoptimierung (GHT) entwickelt, die mathematische Graphen zur Beschreibung der Querschnittsgeometrie und konkurrierende Heuristiken zur Topologiemodifikation nutzt. Diese Heuristiken, abgeleitet aus Expertenwissen, konzentrieren sich auf lateral belastete Crashstrukturen. Bei axial belasteten Crashstrukturen kann die Crashenergie effizient durch Faltenbeulen absorbiert werden, wobei jedoch andere Anforderungen berücksichtigt werden müssen, um eine hohe Energieabsorption sowie eine robuste Initiierung und Aufrechterhaltung des Faltenbeulens zu gewährleisten. Neue Heuristiken für die GHT werden entwickelt, um diese Anforderungen zu adressieren. Zudem wird die automatisierte Generierung von FE-Modellen erweitert, um geometrische Details und Triggermechanismen zu integrieren. Die Eignung der Methode wird in verschiedenen Anwendungsbeispielen demonstriert. Mit der Implementierung von Fertigungsrestriktionen und der Berücksichtigung geometrischer Details ist die Methode für die Topologieoptimierung von Crashstrukturen in einem industriellen Entwicklungsumf