Forschungsprojekt

Formfindung, Modellierung und Beurteilung von segmentierten Faserverbundschalen

(Forschungsprojekt 13 im Forschungsverbund 2 des Exzellenzclusters IntCDC)

Überblick

  • Hintergrund
  • Stand der Technik
  • Projektziele

Projektbeschreibung

Hintergrund

Architektur ist von zentraler ökologischer, ökonomischer, sozialer und kultureller Bedeutung. In den nächsten 35 Jahren sind neue städtische Bauten für 2,6 Milliarden Menschen zu schaffen. Eine zentrale Zielsetzung des Exzellenzclusters ist die Entwicklung eines übergeordneten „Co-Design“, basierend auf interdisziplinärer Forschung in den Bereichen Architektur, Bauingenieurwesen, Produktions- und Systemtechnik, Informatik und Robotik sowie Geistes- und Sozialwissenschaften. Das Cluster soll Voraussetzungen für eine qualitätsvolle, lebenswerte und nachhaltige gebaute Umwelt sowie für eine digitale Baukultur schaffen.

EXCIntCDC_co-design (c)
Wissenschaftlicher Ansatz des "Co-Design"

Stand der Technik

Die Leistungsfähigkeit von Gitterstrukturen aus faserverstärkten Polymeren wird aktuell in zwei Teilsimulationen getrennt. Zunächst wird die Geometrie mit einem Schalenmodell untersucht und anschließend werden die Faserstränge mit Balkenelementen modelliert. Im Rahmen der Arbeiten im Exzellenzcluster sollen effiziente numerische Modelle und Lösungsmethoden erarbeitet werden, die ein Echtzeit-Feedback während des Entwurfsprozesses zulassen. Hierbei wird die isogeometrische Analyse verwendet, welche die beiden Teildisziplinen Entwurf und Analyse durch die Verwendung von spline-basierten Ansatzfunktionen verbindet und somit einen Beitrag zum „Co-Design“ liefert.

Projektziele

Um ein Echtzeit-Feedback während des Entwurfsprozesses zu erhalten, werden alternative Beurteilungen von Strukturen nötig. Diese treffen zum Beispiel Aussagen über die Robustheit, Redundanz oder Imperfektionssensitivität der Struktur. Durch neue Lösungsmethoden können iterative Ergebnisse durch eine Visualisierung zusätzliche Entscheidungshilfen in frühen Entwurfsphasen liefern. Außerdem werden Ergebnisse früherer Simulationen als Prädiktor verwendet.

Projektdaten

Projekttitel:
Transient Form Finding, Mechanical Modelling and Assessment of Segmented Fibre Composite Shells
(Forschungsprojekt 13 im Forschungsnetzwerk 2)
Förderung:

Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG), Exzellenzcluster EXC 2120 "Integrative Computational Design and Construction for Architecture (IntCDC)", GEPRIS-Projektnummer 390831618
Projektpartner:

Institut für Tragkonstruktionen und konstruktives Entwerfen (ITKE), Universität Stuttgart

Bearbeitung:

David Forster
M.Sc.

David Forster

Akademischer Mitarbeiter

Malte von Scheven
Dr.-Ing.

Malte von Scheven

Stellv. Institutsleiter, AOR

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