Geometrieoptimierung von Anlagenbauteilen unter Kriechbeanspruchung

Die Anforderungen an Glaskonditionieranlagen, die für die Herstellung qualitativ hochwertiger Glaserzeugnisse eingesetzt werden, sind aufgrund höherer Qualitätsanforderungen und gewachsener Produktionsmengen in den letzten Jahren stark gestiegen. Komplexe Geometrien und hohe nichtlineare Beanspruchungen der eingesetzten Bauteile können mit empirischen und analytischen Auslegungsmethoden oft nicht erfasst werden. In dieser Arbeit wird eine Vorgehensweise beschrieben, auftretende schädigungsrelevante Kriechverformungen unter realitätsnahen Randbedingungen mit der Finite Elemente-Methode zu simulieren. Mit Hilfe von Parameterstudien werden Auswirkungen unscharfer Rahmenbedingungen, wie Einspannungen, Lasten oder Werkstoffeigenschaften, auf die Beanspruchungen der Bauteile untersucht. Deutliche Verbesserungen der Aussagequalität der Simulationsergebnisse sind die Folge. Die Ergebnisse, die mit der in dieser Arbeit entwickelten Optimierungsstrategie für Geometrieoptimierungen erzielt werden, lassen eine deutliche Verlängerung der Bauteillebensdauer bei gleichbleibendem Einsatz des Konstruktionswerkstoffs Platin erwarten. Die Reduzierung der Antwortzeiten der Simulationen durch Verwendung einer Ersatzzielfunktion, die mit nichtlinearen, statischen Berechnungen bestimmt werden kann, und die Parallelisierung von Funktionsauswertungen sorgt für die praktische Einsetzbarkeit der Optimierungsverfahren im Entwicklungsprozess.