トポロジー最適化例題

ATP002:製造制約条件

概要

トポロジ製造制約条件の使用例です製造制約は、Topology Regionの詳細で定義できます。ここでは充填(Filling)製造制約が使用されています。
例題アーカイブファイル「ATP002_ref.wbpz」のトポロジ設計条件は、次の通りです。
・目的関数:ひずみエネルギ(Strain Energy)を最小化
・制約条件:質量(Mass Fraction)の上限値を設計領域質量の30%に規定
・設計領域:4ソリッドボディ
・製造制約:充填/最小部材寸法
・初期質量(Initial Mass Fraction):設計領域質量の30%(質量制約値と同じ値)
・使用単位系:メートル(kg, mm, s, ℃, mA, N, mV)

解析モデル/構造最適化結果

         解析モデル                    構造最適化結果

構造最適化ワークフロー

GENESISは、3つの解析システムにリンクされています。

GENESISノード

GENESISノードでは、最適化条件設定と最適構造の出力に必要な最小限のオブジェクトが使用されています。

解析設定

デフォルト値が使用されています。

設計領域の定義

Topology Regions
トポロジ製造制約条件は、Topology RegionsオブジェクトのFabrication Constraintsカテゴリの中で定義します。充填(Filling)のような製造制約の一部のタイプでは、Minimum Member Size(最小部材寸法)の入力も必要です。Minimum Member Sizeにはメッシュサイズの2倍以上の値を入力します。

定義
Design Region TypeIndependently Designed(デフォルト値)
Design Region LimitedYes(デフォルト値)
□Initial Mass Fraction0.3
Design Region Definition
スコープ方法ジオメトリ選択(デフォルト値)
ジオメトリ4ボディ(設計領域を選択)
Frozen Region Definition
Define Frozen RegionNo(デフォルト値)
Fabrication Constraints
Coordinate SystemCoordinate System
Constraint 1FGZ: Fill Z axis (inside to out)
Constraint 2None(デフォルト値)
Constraint 3None(デフォルト値)
Minimum Size ControlYes
□Minimum Member Size1mm
□Spread Fraction0.5(デフォルト値)
Maximum Size ControlNo(デフォルト値)
Power Rule
□Power Rule > RV13(デフォルト値)
□Power Rule > RV21E-06(デフォルト値)

設計目的の定義

Topology Objectives

定義
Response TypeStrain Energy(デフォルト値)
RegionEntire Model(デフォルト値)
LoadCase SelectionTabular Data*
Objective Definition Switch
GoalMin(デフォルト値)
□Weight1(デフォルト値)
*テーブルを開き、LoadCase#1,#2,#3の全てが選択されていることを確認します

設計制約の定義

Topology Constraints

定義
Response TypeTopology Mass Fraction(デフォルト値)
RegionAll Designed Group(デフォルト値)
Constraint Bounds
□Lower BoundNone(デフォルト値)
□Upper Bound0.3
Bound TypeActual(デフォルト値)

結果情報

Solution Information
最適化計算の実行時に、このオブジェクトをクリックすると、ワークシート画面にプリントされる進行情報を見ることができます。詳細テーブルの値はデフォルト値が使用されています。

トポロジー密度プロット

Topology Density Plot
このオブジェクトをクリックすると、トポロジ密度結果を見ることができます。
詳細テーブルの値はデフォルト値が使用されています。
[結果]タブの表示オプションは、次のようにします。
・[表示]>ジオメトリ>表面
・[表示]>コンタオプション>コンターバンド

トポロジー密度等値面のプロット

Topology Density Isosurface
このオブジェクトをクリックすると、トポロジ密度の等値面結果を見ることができます。
詳細テーブルの値はデフォルト値が使用されています。
[結果]タブの表示オプションは、次のようにします。
・[結果]タブ>[表示]>ジオメトリ>キャップドアイソサーフェス
・[結果]タブ>[表示]>コンタオプション>ソリッド
・[結果]タブ>[表示]>辺>モデル原形の表示

カットオフ密度はキャップドアイソサーフェスで調整できます。

・[結果]タブ>[表示]>コンタオプション>コンターバンド

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