Bauteilberechnung und Optimierung mit der FEM : Materialtheorie, Anwendungen, Beispiele

In einer Zeit schnellen Wandels werden von Unternehmen immer kurzere Entwicklungszeiten fur innovative hochtechnologische Produkte bei optimalem Materialeinsatz gefordert. Diese Produkte mussen auerdem kostengunstig und konkurrenzfahig sein und zwar unabhangig davon, ob es sich um Produkte des Maschinenbaus, der Luft-und Raumfahrtindustrie, der Medizintechnik oder anderer Bereiche handelt. Um diesen Anspruchen gerecht werden zu konnen, ist die Entwicklung und Gestaltung eines Produktes bis hin zum Design unter Einbeziehung moderner Materialien weitestgehend nur noch mit Hilfe eines abgerundeten theoretischen Basiswissens sowie computerunterstutzter Methoden, wie etwa der Finiten Elemente Methode (FEM) moglich. Deshalb mussen heutige Absolventen von Ingenieurdisziplinen ebenso wie auch in der Praxis stehende Ingenieure sowohl uber ausreichende Kenntnisse von Materialien und deren Verhal- ten (Werkstoffphanomenologie und Modellierung) einerseits sowie geeigneter numerischer Berechnungsverfahren (FEM) andererseits im Rahmen der Entwicklung und Konstruktion von Bauteilen und Bauteilsystemen (Produkten) verfugen. Bei der Berechnung solcher Produkte reicht es aber nicht mehr aus, stets und hochstens linear--elastisches Materialverhalten oder gar die Bauteile als starre Korper vorauszuset- zen. Ganz im Gegenteil hat der Entwickler im Rahmen einer Wertschopfung heutzutage bei der Vielzahl von Materialien ja gerade die "e;Wahl "e;, ein fur das jeweilige Bauteil optimales Materialverhalten "e;einzubauen"e;. Fur solche ambitionierteren Modellierungen einer jeweils zu entwerfenden Struktur und deren Vorhersage im Betrieb ist allerdings ein bestimmtes Grundlagenwissen unabdingbar. Dieses Wissen setzt sich idealerweise aus Kenntnissen der Werkstoffphanomenologie, der Kontinuumsmechanik und Materialtheorie sowie der Finiten Elemente Methode (FEM) zusammen.