FE-Netzgenerator für grobe Netze dünnwandiger rotationssymmetrischer Strukturen

Kurzfassung

Es wurden unter anderem die zwei Tools shaftConstructor und FE_RotationNetGen erstellt. shaftConstructor erzeugt aus der topologischen Beschreibung einer Triebwerkswelle eines Turbofan-Flugzeugtriebwerks die Außenkonturen eines rotationssymmetrischen Bauteils - also einen Triebwerkswellen-Querschnitt. FE_RotationNetGen ist ein allgemeines Tool, das zu einem zweidimensionalen Bauteilsquerschnitt eines voll rotationssymmetrischen Bauteils das zugehörige, rotierte 3D-Finite-Elemente-Netz generiert, als 'vollrotiertes Rund' oder 'Kuchenstück-Ausschnitt' (mit zyklischen Randbedingungen). In Kombination erzeugen die beiden Tools das 3D-FE-Modell einer Triebwerkswelle für eine FE-Simulation. Für den Vorentwurf einer Triebwerkswelle wurde eine Prozesskette für eine automatische Optimierung erstellt. Dabei hat sich ergeben, dass die erstellten FE-Netze zwar 'geometrisch gut' erzeugt werden, jedoch aus zu vielen Elementen bestehen - 'zu groß werden'. Das verursacht eine lange Laufzeit der Prozesskette. Ausreichend präzise Ergebnisse könnten auch mit einer deutlich gröberen Elementierung gewonnen werden, die die Prozesskette erheblich beschleunigen würde. Für diese Aufgabe wurde ein weiteres Tool erstellt - 'FESh' (FE_Shaft_NetGenerator), das in diesem Bericht beschrieben wird. Große Teile für dieses Tool wurden aus den anderen beiden Tools übernommen, die 2D-Netz-Erzeugung musste jedoch komplett neu erstellt werden.