Zuschnitt

Im Leichtbau spielt die Geometrie einer Fläche eine besondere Rolle, da sie die Tragwirkung maßgeblich beeinflusst. Ganz im Sinne des Leichtbaus können durch den Einsatz doppelt gekrümmter Flächen äußerst effiziente Strukturen realisiert werden.

Doppelt gekrümmte Flächen lassen sich bekanntermaßen nicht in eine Ebene abwickeln. Die Nicht-Abwickelbarkeit der Fläche bedingt zusätzliche Spannungen in der Struktur durch den Errichtungsprozess. Zusätzlich müssen die elastischen Verformungen aus der Vorspannung kompensiert werden.

Die Zuschnittsberechnung liefert also diejenige ebene, spannungsfreie Geometrie, die nach dem Aufbau als Gleichgewichtsform möglichst genau der gewünschten Struktur entspricht.

Neben dem Membranbau werden Zuschnittsberechnungen in verschiedenen Disziplinen des Ingenieurwesens benötigt. Als Beispiel sei hier die Umformtechnik mit besonderem Augenmerk auf Drapiervorgänge von Faserverbundstrukturen genannt.


Mit der Variation of Reference Strategy kann für beliebige Materialien der optimale Zuschnitt gefunden werden. Das Potential, das aus dem Aufbauprozess und der Vorspannung resultiert, wird hierbei durch eine Variation der Referenzgeometrie minimiert.


Zuschnitt mit Isogeometrischer Analyse

Die Isogeometrische Analyse bringt neben einer sehr genauen Beschreibung komplexer Geometrien auch den Vorteil mit sich, dass direkt mit CAD-Geometrien gerechnet werden kann. Für den Zuschnitt bedeutet dieser Vorteil sowohl im Pre- als auch im Postprocessing erhebliche Verbesserungen. Zum einen kann der Schritt der Vernetzung eingespart und die Geometrie für die Analyse exakt betrachtet werden, zum anderen ist auch die Ausgabe für die Konfektionierung direkt in CAD-Daten vorhanden.

Um diese Vorteile zu nutzen, werden aktuell Elemente für die Variation of Reference Strategy im Rahmen der Isogeometrischen B-Rep Analyse entwickelt.

 


Links zu unseren Forschungsaktivitäten im Bereich Isogeometrischer Analyse

  • Faserverbundstrukturen

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