Diese Bachelorthesis untersucht Berechnungsmöglichkeiten für die Zusammensetzung von Thermoplast-Faserverbundwerkstoffen. Es werden Algorithmen entwickelt, welche zu einer gegebenen Zugfestigkeit und einem gegebenen Elastizitätsmodul den passenden Thermoplast-Faserverbundwerkstoff finden.
Plastik ist in unserem modernen Leben unverzichtbar geworden und für viele Anwendungen von Plastik ist es wichtig, dass das Material der Anwendung entsprechend mechanischen Belastungen standhält. Eine vielversprechende Technik ist es, die Kunststoffe mit Fasern zu einem Komposit zu verarbeiten und somit belastbarer zu machen. Mit der richtigen Mischung lassen sich hier Materialien für ihre Anwendungen maßschneidern.
Solch eine Mischung zu finden benötigt jedoch viel Erfahrung, denn es sind sehr viele Variablen beteiligt. Neben der eigentlichen Materialauswahl muss auch die Konzentration der Stoffe ermittelt werden. Weiterhin müssen Faserdurchmesser und -länge, die Winkelverteilung der Fasern und viele weitere Parameter gewählt werden. Einen Teil dieser Arbeit soll die in dieser Thesis
entstandene Software übernehmen.
Inhaltsverzeichnis
- Einleitung
- Grundlagen aus den Materialwissenschaften
- Modellierung des Elastizitätsmoduls
- Modellierung der Festigkeit
- Grundlagen aus den Materialwissenschaften
- Softwareplanung
- Verwendete Methoden und interessante Aspekte
- Konzentrationsaufteilungen
- Enumeration aller Konzentrationsaufteilungen.
- Anzahl der Konzentrationstupel.
- Gleichverteilt zufällige Konzentrationstupel
- Simulated Annealing
- Konzentrationsaufteilungen
- Laufzeit und Güte
- Laufzeit der Generierung eines Zufallstupels
- Testinstanzen und Bewertung
- Schluss
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Diese Bachelorthesis zielt darauf ab, Algorithmen zu entwickeln, die die Zusammensetzung von Thermoplast-Faserverbundwerkstoffen mit vorgegebenen Zugfestigkeit und Elastizitätsmodul automatisch vorhersagen können. Die Arbeit untersucht verschiedene Ansätze, um die Herausforderungen der Materialauswahl und -optimierung zu meistern.
- Entwicklung eines Algorithmus zur automatisierten Vorhersage von Kompositeigenschaften.
- Implementierung des Algorithmus in einer Software.
- Bewertung der Effizienz und Genauigkeit des Algorithmus durch experimentelle Tests.
- Analyse von interessanten Aspekten, die sich bei der Entwicklung der Software ergeben haben.
- Verbesserung der Software durch Erweiterungsmöglichkeiten für zukünftige Anwendungen.
Zusammenfassung der Kapitel
- Einleitung: Dieses Kapitel führt in das Thema der Faserverbundwerkstoffe und deren Bedeutung in der Materialwissenschaft ein. Es beleuchtet die Herausforderungen bei der Auswahl geeigneter Werkstoffe und die Möglichkeiten, die sich durch die Verwendung von Thermoplast-Faserverbundwerkstoffen bieten.
- Softwareplanung: Dieses Kapitel beschreibt die Planung der Software, die für die automatisierte Vorhersage von Kompositeigenschaften entwickelt werden soll. Es werden die wichtigsten Anforderungen und Funktionen der Software definiert.
- Verwendete Methoden und interessante Aspekte: Dieses Kapitel beschreibt die verschiedenen Methoden, die in der Software verwendet werden, um die Zusammensetzung von Faserverbundwerkstoffen zu berechnen. Insbesondere werden die Herausforderungen bei der Generierung von Konzentrationsaufteilungen und die Verwendung von Simulated Annealing diskutiert.
- Laufzeit und Güte: Dieses Kapitel analysiert die Laufzeit der Software und bewertet die Güte der Ergebnisse. Es werden verschiedene Testinstanzen verwendet, um die Genauigkeit und Effizienz des Algorithmus zu testen.
Schlüsselwörter
Die Arbeit konzentriert sich auf die Anwendung materialwissenschaftlicher Modelle und Algorithmen zur Vorhersage von Kompositeigenschaften. Sie beinhaltet Themen wie Thermoplast-Faserverbundwerkstoffe, automatisierte Materialauswahl, Konzentrationsaufteilungen, Simulated Annealing, Laufzeitoptimierung und experimentelle Bewertung.
- Quote paper
- Lukas Kaufmann (Author), 2019, Maßgeschneiderte Thermoplast-Werkstoffe, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/500497
