Lightworks, a scientific research framework for the design of stiffened composite-panel structures using gradient-based optimization

Efficient structural optimization remains integral in advancing lightweight structures, particularly concerning the mitigation of environmental impact in air transportation systems. Varying levels of detail prove useful for different applications and design phases. The lightworks framework presents a modular approach, for the consideration of individual design parameterizations and structural solvers for the numerical optimization of thin-walled structures. The framework provides the combination of lightweight fibre composite design and the incorporation of stiffeners for a gradient-based optimization process. Therefore, an analytical stiffener formulation is implemented in combination with different continuous composite material parameterizations. This approach allows the analysis of local buckling modes, as well as the consideration of load redistribution between stringer and skin. The flexibility achieved in this way allows a tailored configuration of the optimization problem to the required level of complexity. A verification of the framework's implementation is carried out using established literature results of a simplified unstiffened wing box structure, where a very good agreement is shown. The accessibility of solvers with different fidelity through a generic solver interface is demonstrated. Furthermore, the usage of the implemented continuous composite parameterizations as design variables is compared in terms of computational performance and mass, providing different advantages and disadvantages. Finally, introducing stringer into the wing box use case demonstrates a 38% mass reduction, showcasing the potential of the inline optimization of stiffeners

Lastabminderung und Strömungskontrolle für Performanceoptimierung eines Langstreckenflugzeugs im Projekt In-Fly-Tec

Die Transportleistung des Flugzeugs kann durch ein geringeres Strukturgewicht und einen reduzierten Widerstand erheblich gesteigert werden. Zur Reduktion des Strukturgewichts tragen moderne Materialien (z. B. CFK) bei, mit denen sich passive Maßnahmen zur Lastreduktion durch neue Bauweisen, Strukturoptimierung und Aeroelastic Tailoring umsetzen lassen. Darüber hinaus sind lastmindernde Maßnahmen durch moderne Regelungsverfahren ein wichtiger Bestandteil der integrierten Auslegung eines neuen Flügels. Für die Reduktion des Strömungswiderstands ist die Laminartechnologie, insbesondere die Hybridlaminarisierung, eine der Schlüsseltechnologien der Flugphysik, die für ein Langstreckenflugzeug eine Reduktion des Treibstoffverbrauchs in der Gesamtbilanz um bis zu 10% ermöglicht und somit signifikant zu dem Ziel einer leistungsfähigen und klimaschonenden Luftfahrt beiträgt. Im Projekt In-Fly-Tec wurden vom DLR in Zusammenarbeit mit den Verbundpartnern Airbus und Universität Magdeburg Technologien zur aktiven und passiven Lastreduktion sowie zur Widerstandsreduktion untersucht. Das zentrale Ziel des Projekts war die Ermittlung des Potenzials eines gemeinsamen Einsatzes dieser Technologien für die Optimierung der Gesamtleistung von Transportflugzeugen. Die hierbei gewonnenen Erkenntnisse wurden sowohl auf Varianten eines aktuellen Langstreckenflugzeugs mit einem turbulent umströmten Flügel angewendet, als auch auf eine Konfiguration mit einem widerstandsminimalen Flügel mit Hybrid-Laminar-Technologie (HLFC). Bei der Veröffentlichung handelt es sich um ein Kurzpaper, bestehend aus einer Zusammenfassung der Arbeiten des DLR in In-Fly-Tec, einer Literaturliste sowie dem Link auf die ausführliche Darstellung der Projektergebnisse im Abschlussbericht

Lastabminderung und Strömungskontrolle für Performanceoptimierung eines Langstreckenflugzeugs im Projekt In-Fly-Tec

Die Transportleistung des Flugzeugs kann durch ein geringeres Strukturgewicht und einen reduzierten Widerstand erheblich gesteigert werden. Zur Reduktion des Strukturgewichts tragen moderne Materialien (z. B. CFK) bei, mit denen sich passive Maßnahmen zur Lastreduktion durch neue Bauweisen, Strukturoptimierung und Aeroelastic Tailoring umsetzen lassen. Darüber hinaus sind lastmindernde Maßnahmen durch moderne Regelungsverfahren ein wichtiger Bestandteil der integrierten Auslegung eines neuen Flügels. Für die Reduktion des Strömungswiderstands ist die Laminartechnologie, insbesondere die Hybridlaminarisierung, eine der Schlüsseltechnologien der Flugphysik, die für ein Langstreckenflugzeug eine Reduktion des Treibstoffverbrauchs in der Gesamtbilanz um bis zu 10% ermöglicht und somit signifikant zu dem Ziel einer leistungsfähigen und klimaschonenden Luftfahrt beiträgt. Im Projekt In-Fly-Tec wurden vom DLR in Zusammenarbeit mit den Verbundpartnern Airbus und Universität Magdeburg Technologien zur aktiven und passiven Lastreduktion sowie zur Widerstandsreduktion untersucht. Das zentrale Ziel des Projekts war die Ermittlung des Potenzials eines gemeinsamen Einsatzes dieser Technologien für die Optimierung der Gesamtleistung von Transportflugzeugen. Die hierbei gewonnenen Erkenntnisse wurden sowohl auf Varianten eines aktuellen Langstreckenflugzeugs mit einem turbulent umströmten Flügel angewendet, als auch auf eine Konfiguration mit einem widerstandsminimalen Flügel mit Hybrid-Laminar-Technologie (HLFC). Bei der Veröffentlichung handelt es sich um ein Kurzpaper, bestehend aus einer Zusammenfassung der Arbeiten des DLR in In-Fly-Tec, einer Literaturliste sowie dem Link auf die ausführliche Darstellung der Projektergebnisse im Abschlussbericht

Large scale international replication and meta-analysis study confirms association of the 15q14 locus with myopia. The CREAM consortium

Myopia is a complex genetic disorder and a common cause of visual impairment among working age adults. Genome-wide association studies have identified susceptibility loci on chromosomes 15q14 and 15q25 in Caucasian populations of European ancestry. Here, we present a confirmation and meta-analysis study in which we assessed whether these two loci are also associated with myopia in other populations. The study population comprised 31 cohorts from the Consortium of Refractive Error and Myopia (CREAM) representing 4 different continents with 55,177 individuals; 42,845 Caucasians and 12,332 Asians. We performed a meta-analysis of 14 single nucleotide polymorphisms (SNPs) on 15q14 and 5 SNPs on 15q25 using linear regression analysis with spherical equivalent as a quantitative outcome, adjusted for age and sex. We calculated the odds ratio (OR) of myopia versus hyperopia for carriers of the top-SNP alleles using a fixed effects meta-analysis. At locus 15q14, all SNPs were significantly replicated, with the lowest P value 3.87 × 10 -12 for SNP rs634990 in Caucasians, and 9.65 × 10 -4 for rs8032019 in Asians. The overall meta-analysis provided P value 9.20 × 10 -23 for the top SNP rs634990. The risk of myopia versus hyperopia was OR 1.88 (95 % CI 1.64, 2.16, P < 0.001) for homozygous carriers of the risk allele at the top SNP rs634990, and OR 1.33 (95 % CI 1.19, 1.49, P < 0.001) for heterozygous carriers. SNPs at locus 15q25 did not replicate significantly (P value 5.81 × 10 -2 for top SNP rs939661). We conclude that common variants at chromosome 15q14 influence susceptibility for myopia in Caucasian and Asian populations world-wide. © The Author(s) 2012

A Genome-Wide Screen for Interactions Reveals a New Locus on 4p15 Modifying the Effect of Waist-to-Hip Ratio on Total Cholesterol

Peer reviewe

Gradient-based Design Optimization of Composite Structures using Double-Double Laminates

The Double-Double (DD) family of composite laminates has been proven to be a very promising alternative for designers and manufactures in aerospace engineering. A DD laminate is characterized simply through a balanced building block, comprising four unidirectional layers with ply angles {phi, -psi, -phi, psi}. Assuming the homogenization due to the sufficient repetition of such a DD building block reveals continuous parameter for a laminate stacking, suitable for gradient-based numerical sensitivities. Hence, an optimization strategy is presented using the DD parameterization as design variables in order to derive an optimized thickness and stiffness distribution, which is easy to translate into a refined manufacturable design. Therefore, a gradient-based optimization process is introduced using the modular lightworks framework. The DD composite representation is implemented to a meta-model, based on panel units, where buckling and strength criteria are evaluated analytically. The finite-element-based solver B2000++ is used to provide internal panel load states. Gradients for the objective function as well as the constraints are determined with respect to the DD parameter using finite differences. The proposed method is applied to a least weight problem of a simple wing box, which is well known from literature. The newly implemented DD parameterization is compared to a laminate stacking derived from a lamination parameter-based optimization and a subsequent stacking sequence retrieval. The proposed optimization process provides an efficient option to obtain an optimal and feasible structural design within mono and multidisciplinary aircraft development

A genome-wide screen for interactions reveals a new locus on 4p15 modifying the effect of waist-to-hip ratio on total cholesterol.

Recent genome-wide association (GWA) studies described 95 loci controlling serum lipid levels. These common variants explain ∼25% of the heritability of the phenotypes. To date, no unbiased screen for gene-environment interactions for circulating lipids has been reported. We screened for variants that modify the relationship between known epidemiological risk factors and circulating lipid levels in a meta-analysis of genome-wide association (GWA) data from 18 population-based cohorts with European ancestry (maximum N = 32,225). We collected 8 further cohorts (N = 17,102) for replication, and rs6448771 on 4p15 demonstrated genome-wide significant interaction with waist-to-hip-ratio (WHR) on total cholesterol (TC) with a combined P-value of 4.79×10(-9). There were two potential candidate genes in the region, PCDH7 and CCKAR, with differential expression levels for rs6448771 genotypes in adipose tissue. The effect of WHR on TC was strongest for individuals carrying two copies of G allele, for whom a one standard deviation (sd) difference in WHR corresponds to 0.19 sd difference in TC concentration, while for A allele homozygous the difference was 0.12 sd. Our findings may open up possibilities for targeted intervention strategies for people characterized by specific genomic profiles. However, more refined measures of both body-fat distribution and metabolic measures are needed to understand how their joint dynamics are modified by the newly found locus