2023-06-252023-06-25https://tore.tuhh.de/handle/11420/16184“Konstrukteure konstruieren und Ingenieure berechnen“ (Erichsen (1989)). Diese Trennung gibt es heutzutage immer noch bei der Konstruktion und Auslegung von Schiffs- und Offshore-Strukturen, da die strukturelle Auslegung, d.h. die Dimensionierung von Strukturkomponenten mit den zugehörigen Nachweisen, heutzutage in der Regel unabhängig von anderen Entwurfsdisziplinen auf Basis eines etablierten Konstruktionskonzeptes durchgeführt wird. Somit werden die nötigen Berechnungen erst durchgeführt, nachdem die globalen Parameter bereits festgelegt sind, sodass die Berechnungsmodelle von einem bestehenden Schiffsentwurf abgeleitet werden. Dieser Konstruktionsansatz wird als „Engineering Analysis“ bezeichnet. Beim Engineering Analysis werden gegebenenfalls Änderungen im Rahmen der jeweiligen Entwurfsdisziplinen durchgeführt, aber die Wechselwirkung der jeweiligen Änderungen wird nicht untersucht, da dieses zu aufwändig und teuer wäre. Die Folge ist, dass wirklich optimale Konstruktionen oftmals nicht gefunden werden können, weil alle Änderungen auf einer vorausgegangenen Lösung basieren, die aber nicht unbedingt die Beste sein muss. Besser ist es, wenn am Anfang kein Entwurf feststeht, sondern eine in Hinblick auf Sicherheit und Wirtschaftlichkeit optimierte Struktur gefunden wird, wobei letztendlich alle Disziplinen und deren Aspekte einbezogen werden. Dieser ganzheitliche Ansatz, der als „Engineering Design“ bezeichnet wird, erfordert effiziente Analysetechniken in allen beteiligten Disziplinen für die schnelle und sich wiederholende Bewertung von Veränderungen und um weitere Optimierungspotenziale zu identifizieren. OPTICS kann jedoch nicht alle Disziplinen abdecken und konzentriert sich auf die Entwicklung einer effizienten Analysemethode für die strukturelle Konstruktion. Dies ist ein erheblicher Beitrag auf dem Weg zum Engineering Design. Darüber hinaus berücksichtigt OPTICS Unfalllasten. Wenn eine maritime Struktur mit Lasten konfrontiert wird, die höher als die Entwurfslasten sind, kann es zu einem Versagen kommen und die Konsequenzen können schwerwiegend sein. Wobei das Versagen von kleinen Rissen in der Struktur oder deren äußerer Hülle bis zum Zusammenbruch der gesamten Struktur reichen kann. Folglich müssen solche Unfallschäden durch gute Konstruktionen vermieden werden, weshalb mögliche Unfälle und deren Folgen bereits in der frühen Entwurfsphase durch direkte Berechnungen beurteilt werden müssen. Deshalb ist es das Ziel dieses Projektes einen Modellierungs- und Berechnungsansatz zu entwickeln, der für die Optimierung großer und komplexer Strukturen (OPTICS) in der frühen Entwurfsphase, auch unter Berücksichtigung von Unfallschäden, geeignet ist.‘Designers create and Engineers analyse’ (Erichsen (1989)). This separation is still valid for most of today’s design and analysis tasks carried out for ship and offshore structures as the structural design, i.e. dimensioning of the structural components and their analysis, is today mostly conducted independently from other disciplines on the basis of an agreed conceptual design. Thus, necessary analyses are performed after the global design parameters are defined and analysis models are derived from this conceptual design. This approach is known as ‘engineering analysis’. In engineering analysis the basic components of a conceptual design analysed individually may be altered, but the influence of these alterations on other aspects is in most cases not assessed, because such analyses are complex and costly. This hinders the identification of true optima, because modifications are always based on the preceding, but not necessarily best, alternative. A better alternative is to identify the optimal design based on safety and operational objectives, whereby the final design depends on the requirements of each discipline leading to a new and currently unknown design. This holistic approach called ‘engineering design’ requires efficient analysis techniques in all involved disciplines for the fast and repetitive assessment of changes and to identify further optimisation potential. However, OPTICS cannot cover all disciplines and concentrates on the development of an efficient analysis method for the structural design. This is a considerable contribution on the path to engineering design. In addition OPTICS takes into account accidental loads. If a marine structure is subjected to service and/or accidental loads that are higher than the loads the structure was designed for, it may fail and the consequences can be severe. Failure reaches from small fractures within and/or on the outer hull of the structure up to breaking the entire structure into parts. Consequently, we must prevent such failure by design and thus account for possible accidental loads and responses already during the conceptual design stage with direct load and response calculations. Therefore, this project seeks to develop an efficient modelling and analysis approach suitable for the optimisation of large complex structures (OPTICS) in an early design stage considering also accidental loads.