CAD-integrierte Analyse im Entwurfsprozess

Leichtbau ist geprägt von seiner filigranen Tragstruktur, die sich durch eine Vielfalt von grazilen Formen und organisch wirkenden Freiformflächen auszeichnet. Moderne CAD-Systeme nutzen NURBS (Non-uniform rational B-Splines), um die Formsprache des Leichtbaus dem Computer zugänglich zu machen.
Die isogeometrische B-Rep-Analyse (IBRA) verwendet NURBS für das Lösen strukturmechanischer Probleme. Durch die Nutzung der gleichen geometrischen und topologischen Beschreibungen wird der kontinuierliche Datenaustausch zwischen CAD- und Analyse-Software vereinfacht.
Die einheitliche Modellbeschreibung begünstigt parametrische Entwurfsprozesse. Vorteile ergeben sich auch dort, wo die Ergebnisse einer Analyse wieder in das CAD übertragen werden sollen; beispielsweise bei einer Baufortschrittsmodellierung oder einer Formfindung, wenn es darum geht, die berechneten Geometrien erneut in den Entwurfsprozess einzubinden und mit ihnen weiterzuarbeiten. Im Hinblick auf biegeaktive Strukturen spielen die Glattheit der Modellgeometrie und die Abbildung ihrer Verformung eine bedeutende Rolle. Durch die Verwendung von NURBS ist dies gegeben.
Dieser Beitrag soll eine kurze Einführung in IBRA geben und die Vorteile anhand zweier Beispiele zeigen.

CAD integrated analysis for the design process
Lightweight structures are characterized by their delicate supporting structures, featuring a variety of graceful shapes and organically appealing free-form surfaces. Modern CAD systems use NURBS (Non-uniform rational B-Splines) to access the geometric language of lightweight structures with the computer.
Isogeometric B-Rep analysis (IBRA) uses NURBS to formulate structural problems. Using the original geometric and topological information is beneficial for the data exchange between CAD and structural analysis.
A uniform model description facilitates parametric design. Whenever the solution of an analysis must be forwarded to CAD, advantages appear. Form-finding and construction staging are examples where the generated geometry must be considered for further design steps.
Regarding bending-active structures, the smoothness of a model's geometry and the representation of its deformation is of great importance. NURBS enable this smoothness.
This article introduces the method and shows its advantages with two selected examples.