Treffer: Automatisierte Strukturauslegung im Flugzeugvorentwurf mit Python
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Am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) wird an automatisierten Prozessketten für den Flugzeugvorentwurf geforscht. Ziel ist die Entwicklung und Bewertung von neuen Flugzeugkonzepten sowie die Verknüpfung unterschiedlicher Disziplinen im Vorentwurf wie Aerodynamik und Strukturauslegung. Das am DLR entwickelte CPACS-Datensatzformat [1] (Common Parametric Aircraft Configuration Schema, https://github.com/DLR-LY/CPACS) dient dabei als Austauschformat. Für die Auslegung der Rumpfstruktur zur Massenabschätzung hat das Institut für Bauweisen und Strukturtechnologie (BT) des DLR bereits das Tool TRAFUMO [2] (Transport Aircraft Fuselage Model) entwickelt, welches maßgeblich die skriptfähige Finite-Elemente-Software ANSYS nutzt. Um künftig deutliche Laufzeitreduktionen, weitere Anwendungsmöglichkeiten sowie mehr Schnittstellen mit anderen Tools zu ermöglichen wird aktuell eine alternative Open Source basierte Prozesskette mit Python entwickelt. Ausgehend vom CPACS-Parametersatz wird die Flugzeugoberfläche mittels Open Cascade erstellt und die Geometrie von Strukturkomponenten berechnet. Basierend auf eigens in Python entwickelten Tools wie einem FE-Präprozessor sowie einem FE-Konverter, wird ein FE-Modell der Flugzeugstruktur aufgebaut, welches in die Formate verschiedener FE-Solver exportiert werden kann. Zur Handhabung und Visualisierung dieser Datenmengen werden Module wie Numpy, Pandas und Mayavi verwendet. Die Dimensionierung der Struktur erfolgt zukünftig in Python auf Grundlage von Berechnungsergebnissen für verschiedene Lastfälle. Dabei können neben proprietären Solvern auch Open-Source-FE-Solver genutzt werden, wodurch die gesamte Prozesskette lizenzfrei läuft und der Datenaustausch vereinfacht sowie die Flexibilität erhöht wird. Weiterhin ermöglicht die modulare, objektorientierte Programmierung in Python neben der rein statischen Auslegung der Rumpfstruktur auch die Vorbereitung von Crashberechnungen mit komplexeren Anforderungen an das FE-Modell in einer Toolumgebung zu vereinen. Damit bietet die ...