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Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit Optimierungsmöglichkeiten durch die Nutzung von zellularen Strukturen bei reiner Zugbelastung. Aus diesem Grund werden die wichtigs-ten Grundlagen zu dem Themengebiet im ersten Teil der Arbeit erläutert. Darauf aufbau-end werden im Rahmen der Arbeit Elementarzellen (kleinster Bereich der zellularen Struk-turen) entworfen und in ihren wichtigsten Eigenschaften beschrieben. Besonderes Augen-merk wird dabei auf die nachvollziehbare Erläuterung der Gedankengänge bei der Erstel-lung der Einheitszellen gelegt. Anschließend wird eine Möglichkeit beschrieben, wie das Volumen einer der Kunststoffprüfnorm ISO 527 entsprechenden Probe mittels Software-tools mit den besagten Einheitszellen ausgefüllt werden kann. Des Weiteren werden die unterschiedlichen Geometrien anhand der Finite-Elemente-Analyse untersucht und inter-pretiert. Dies dient nicht nur der Einschätzung der zu erwartenden Ergebnisse, sondern zeigt darüber hinaus bereits im Vorfeld vulnerable Stellen der einzelnen Einheitszellen. Außerdem werden die Spannungsspitzen angezeigt, die ebenfalls Rückschlüsse auf das zu erwartende Bruchbild zulassen. Nach der Beschreibung des Versuchsplanes und der Vorgehensweise, werden die Ergebnisse in Kraft-Weg-Diagrammen dargestellt und inter-pretiert. Auf die klassischen Spannungs-Dehnungs-Diagramme wurde verzichtet, da diese sich eher zur Feststellung von Materialdaten eignen. Die derart gewonnenen Ergebnisse werden miteinander verglichen, in einen Kontext gebracht. Außerdem wird im Rahmen der Interpretation der Ergebnisse eine Verbindung zur vorangegangenen Simulation herge-stellt, um zu überprüfen, ob Simulation und Realität vergleichbare Resultate hervorbringen. Abschließend werden im Fazit die wichtigsten Erkenntnisse zusammengefasst und weitere bzw. noch offen gebliebene Fragestellungen als Ausblick festgehalten. This thesis deals with the opportunities of optimization by using cellular structures (lattice structures) for a geometry that only experiences tensile load. For this reason, the most relevant basics regarding this topic are presented in the first part of the thesis. The second part of the thesis deals with the design and description of the properties of unit cells, which represent the smallest part of the mentioned cellular structures. This chapter also tries to explain the thought-process behind designing these unit cells. After designing the unit cells the way of implementing them multiple times inside a given geometry, which in this case is the standard geometry for tensile tests according to ISO 527, using certain software tools is explained. Furthermore Finite-Element-Analysis is used to simulate and interpret the adapted geometries. This gives not only a rough estimation of the expected results, but also shows the most critical parts of the geometry. Furthermore, the peak stresses are shown, which help to predict the failure pattern of the different specimens. After that the procedure of testing the specimens is described. In this case the classic stress-strain curves were not used to show the results of the tests because these are preferably used for material testing. For that reason, the results are shown in a force-distance curve, which was more suitable for the comparison of the different test specimens. The results are then compared to each other and interpreted. Also, a comparison to the previous simulation is done to check if simulation and reality generated similar results. In the end the conclusion summarizes the most important findings and gives an outlook which questions could not be answered but could be worth looking into in the future. Abweichender Titel laut Übersetzung der Verfasserin/des Verfassers Masterarbeit Wien, FH Campus Wien 2022 |
