Numerische Optimierung des Crashverhaltens von Fahrzeugstrukturen und -komponenten

Diese Dissertation behandelt den Einsatz von Optimierungsverfahren in Verbindung mit FEM-Crashsimulationen zur Crashauslegung von Fahrzeugen. Aufwand, Zeitbedarf und Resultat der Optimierung sind stark abhängig von der Aufgabenstellung, den Randbedingungen und dem gewählten Optimierungsverfahren. A priori ist das geeignete Verfahren nicht bekannt, weswegen eventuell Zeit- und Kapazitätsressourcen vergeudet werden. Ein produktiver Einsatz von Optimierungsverfahren im Crashauslegungsprozess ist damit nicht möglich. Ein Ansatz aus diesem Dilemma soll mit dem "regelbasierten Crash-Optimierungsprozess“ aufgezeigt werden. Entwickelte Approximationsverfahren und Evolutionsstrategien berücksichtigen die Nichtlinearitäten, Unstetigkeiten, langen Berechnungsdauern der Crashvorgänge und die große Anzahl an Entscheidungsvariablen. Die Methoden erlauben eine Lösung mit vertretbarem Zeitund Rechenaufwand. Durch den automatisierten Optimierungsprozess mit der problemspezifischen Zuordnung der Optimierungsverfahren werden Optimierungsprobleme in der Crashsimulation effizienter bearbeitet und das Optimierungsrisiko reduziert. Real vorhandene Streuungen beeinflussen das Crashverhalten. Daher ist auch die Robustheit der Lösung aufgrund der Parameterstreuungen ein wichtiger Aspekt, welcher in den Analyse- und Optimierungsmethoden berücksichtigt wird. Hierdurch wird eine wesentliche Hürde zum produktiven Einsatz der Optimierungsverfahren im Entwicklungsprozess genommen. Bisher nicht genutzte Potenziale zur Gewichtsreduktion und Funktionsverbesserung von Fahrzeugen werden so erschlossen. Ein breites Spektrum an Anwendungen in der Fahrzeugtechnik zeigt die Praktikabilität der Vorgehensweise. Als Anwendungsbeispiel wird u. a. eine GFZ-Optimierung für Front-, Seiten- und Heckcrash vorgestellt.