Multidisciplinary Design Optimization

Einführung in die Theorie und Praxis der Multidisziplinären Optimierung von Strukturen. Wie können klassische Entwurfsaufgaben des Ingenieurs als mathematische Optimierungsaufgaben formuliert werden und wie werden diese mithilfe mathematischer Optimierungsalgorithmen gelöst? Was gekennzeichnet ein optimales Design und wie muss die Modellierung der Entwurfsaufgabe formuliert werden um dieses Optimum effizient zu finden? Was ist ein zulässiges Design und wie kann gewährleistet werden, dass der Optimierungsprozess nur physikalisch sinnvolle gültige Designs zurückgibt? Grundlagen mathematischer Optimierungsalgorithmen, die für die Lösung solcher Aufgaben in der Praxis zum Einsatz kommen, werden vorgestellt und deren Wechselwirkung mit der Modellbasierten Simulation des Verhaltens der Struktur erläutert. Die Lerninhalte der Vorlesung werden an vereinfachten aber trotzdem praxisnahen Beispielen im Rahmen eines integrierten Kleinpraktikums am Rechner umgesetzt.

Nach der Teilnahme an der Lehrveranstaltung Multidisciplinary Design Optimisation sind die Studierenden in der Lage modellbasierte Entwurfsaufgaben als Optimierungsaufgaben zu verstehen, haben
die für die Praxis wesentlichen mathematischen Grundlagen und Lösungsalgorithmen kennengelernt und die praktische Umsetzung der modellbasierten Optimierungsaufgabe am Rechner geübt. Die Studierenden lernen die Bedeutung des Vorgehens und der Form der Umsetzung praktischer modellbasierter Entwurfsaufgaben in mathematische Optimierungsaufgaben sowie die Auswahl und Anwendung geeigneter Lösungsalgorithmen kennen und in ersten Ansätzen zu beherrschen. Außerdem erhalten die Studierenden einen Einblick in die aktuelle Forschung auf dem Gebiet der Multidisziplinären Optimierung und der Herausforderungen bei der Umsetzung der Theorie aus der Vorlesung in der Praxis.

Keine (Grundstudium Maschinenwesen ausreichend)

In der Vorlesung werden die Lehrinhalte anhand von Vortrag, Präsentation und Aufschreiben auf Tablett-PC vermittelt. Den Studierenden werden alle Vorlesungsunterlagen online zur Verfügung gestellt. In der Vorlesung werden die Inhalte, auch anhand von Beispielen, vermittelt. In den Übungen werden die Inhalte vertieft und die praktische Umsetzung der Theorie aus der Vorlesung mittels Rechner-Übungen verständlich gemacht.

Vortrag, Präsentation, Tablett-PC mit Beamer, Online-Lehrmaterialien, Rechnerübungen

Papalambros, P. Y., Wilde, D.J.: Principles of Optimal Design: Modeling and Computation, 3rd Edition, Cambridge University Press, 2017

In einer schriftlichen (90 min) Prüfung sind die vermittelten Inhalte auf verschiedene Fragen und Problemstellungen anzuwenden.
Als Hilfsmittel zugelassen ist ein nicht-programmierbarer Taschenrechner und ein einseitig, handgeschriebenes DIN-A4 Blatt.