Uncertainty Analysis of a Composite Plate Using Anti-optimization and PCE

Das Kapitel befasst sich mit der Unsicherheitsanalyse einer Verbundplatte mittels Anti-Optimierung, polynomialer Chaos-Expansion (PCE) und Monte-Carlo-Methoden. Es beginnt mit der Einführung der Bedeutung von Verbundwerkstoffen im Maschinenbau aufgrund ihrer überlegenen mechanischen Eigenschaften. Allerdings können Unsicherheiten in Bezug auf Last, Faserwinkel und Materialeigenschaften das strukturelle Verhalten erheblich beeinflussen, wodurch die Analyse der Ausbreitung der Unsicherheit von entscheidender Bedeutung ist. Das Kapitel vergleicht den klassischen Monte-Carlo-Ansatz mit den effizienteren Anti-Optimierungs- und PCE-Techniken. Die Anti-Optimierungsmethode liefert zwar rechenintensive, aber präzise Ergebnisse, während PCE eine schnelle Lösung mit weniger Funktionsbewertungen bietet. Die Studie simuliert eine Verbundplatte unter Verwendung des Newmark-Algorithmus und der Finite-Elemente-Methode und erzeugt Hüllkurven für verschiedene Unsicherheitsszenarien. Die Ergebnisse zeigen, dass PCE zwar für einfachere Probleme gut geeignet ist, Anti-Optimierung jedoch in komplexeren Szenarien brilliert und Sicherheit und Zuverlässigkeit gewährleistet. Das Kapitel schließt mit der Betonung der Wichtigkeit, die richtige Methode auf der Grundlage der Komplexität des Problems und des gewünschten Maßes an Genauigkeit zu wählen.