510 Mathematik
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In der vorliegenden Arbeit wird der Aufbau des FEM-Modells einer permanent erregten Synchronmaschine umfassend beschrieben. Dies beinhaltet die Beschreibung des Aufbaus eines parametrisierten Motormodells, eine Darstellung über die in solchen Mo-toren eingesetzten Werkstoffe sowie deren Eigenschaften und die Herleitung geeigne-ter Funktionen in der FEM-Software Abaqus zur umfassenden Simulation von Be-triebszuständen eines Elektromotors. Weiterhin werden zwei Elektromotoren hinsichtlich ihres thermischen und thermome-chanischen Verhaltens in Abhängigkeit von Betriebszuständen untersucht. Es erfolgt eine Beschreibung der dabei auftretenden Verformungen an den Motoren und den da-mit verbundenen mechanischen Spannungen in den Motorbauteilen. Hierbei stellen sich Systemgrenzen in Bezug auf die zulässige Betriebsdauer beider Motoren heraus.
Die vorliegende Arbeit befasst sichmit der Entwicklung eines Berechnungsverfahrens, um Werk-stoffkennwerte eines beliebigen Werkstoffes invers aus einer elastischen Verformung zu ermit-teln. Dazu wird eine Evolutionsstrategie hergeleitet, mit FEM Modellen gekoppelt und auf ideale und reale Beispiele angewendet. Um die Leistungsfähigkeit dieser Evolutionsstrategie aus ma-thematischer Sicht einzuordnen, wird sie an diversen mathematischen Testfunktionen getestet. Damit die Grenzen dieser Werkstoffkennwerteberechnung ersichtlich sind, wird das zu Grun-de liegende Optimierungsproblem hergeleitet, die Theorie der Evolutionsstrategien beschrieben und ausführliche Hinweise zur Modellierung der benötigten FEM Modelle gegeben. Für die An-wendung dieses Verfahrens zur Werkstoffkennwerteberechnung wird in der Entwicklungsumge-bung MATLAB® ein Programm entwickelt. Dieses Programm arbeitet zur FEM Berechnung mit ANSYS® und stellt eine Benutzeroberfläche zur praktischen Anwendung bereit.
Die Bachelorarbeit beschäftigt sich mit der Gewichtsoptimierung, von der in der SITEC Industrietechnologie GmbH entwickelten Achskonstruktion, wie sie in der neukonzipierten Laserworkstation – Baureihe eingesetzt wird. Mittels der Finite – Elemente – Methode wird der bereits bestehende Achsaufbau überprüft und anschließend unter Leichtbauaspekten optimiert. Es entsteht eine Konstruktion für eine Leichtbauvariante des Achsaufbaus.