例 4: 応力拘束を使用したトポロジー設計
この例では、モデル hook.prt を使用します。
説明
この例では、トポロジーの最適化で応力拘束を使用する方法を示します。応力拘束を使用したトポロジー最適化は、計算コストが高くなります。
主な機能
質量分率、応力拘束、ミラー対称製造拘束、目標のウェイト係数を最小化します。
最適化問題の診断
以下の最適化問題が作成および解決されます。
• 目標:
◦ 質量分率の最小化、ウェイト係数 1.0
◦ 歪みエネルギーの最小化、ウェイト係数 2.0
• 対象:
◦ フォンミーゼス応力 ≤ 65 MPa
技術設計において、応力が主な要件になることがありますが、通常は部品に適度な剛性を持たせることも必要です。したがって、応力を基準にした質量を最小化することのみを目的とした最適化によって、非物質的な部品が開発される可能性があります。これに対応するために、質量分率の最小化と歪みエネルギーの最小化を組み合わせた目標を定義することをお勧めします。
この例では、歪みエネルギー最小化の目標に対して高いウェイト係数を割り当てます。ここでは、より極性の高いトポロジー密度の結果を得ることが目的です。
解析
この例には、1 つの解析が含まれています。荷重/拘束条件を次の図に示します。
メッシュ制御
最大要素サイズ: 4 mm
トポロジー領域
• 参照:
ボリューム領域 1 と 2 を除外した hook 構成部品 (以下の図を参照):
• 初期質量分率: 0.5
指定した初期質量分率で、初期サイクルでの設計拘束が大幅に違反しないようにする必要があります。
• 製造拘束:
◦ 座標系 CS0 を基準に、YZ 平面を中心にしたミラー対称
◦ 最小メンバーサイズ: 8 mm
◦ スプレッド分数: 0.5
設計目標
2 つの目標が定義されます。
• 質量分率の最小化、ウェイト係数 1.0
• 歪みエネルギーの最小化、ウェイト係数 2.0
設計拘束
フォンミーゼス応力の拘束は、荷重および境界条件が適用されている、ボリューム領域 1 と 2 を除く部品上に適用されます。これらのボリュームが除外される理由は、通常、人為的に高いいくつかの応力がこれらの領域に存在するからです。
応力拘束の上限は 65 MPa
最適化検討
検討は、定義されたトポロジー領域、設計目標、および拘束条件です。
アドバンス設定:
• 解析の出力ファイルでは、最初と最後のサイクルのみがリクエストされます。
• その他すべての解析および設計パラメータでは、デフォルト設定を使用します。
トポロジーの結果
• トポロジー密度アイソサーフェス
• トポロジー要素密度
ジオメトリ再構築
• テサレーションモデル
• ソリッドモデル
