トポロジー最適化例題

ATP033:押出/充填製造制約 Normal to Surface

概要

押出制約(EX/EY/EZ)および充填(FBX/FBY/FBZ, FTX/FTY/FTZ)で使用できる「Alter Extrude/Fill Direction」パラメタの使用例です。同パラメタの値を「Normal to Surface」にすると、押出方向を与えるためのサーフェスを選択できます。GENESISプログラムは選択された面の法線方向へ、等断面押出または充填を実行します。
例題アーカイブファイル「ATP033_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50%に規定
・設計領域:1ソリッドボディ
・製造制約:押出(Normal to Surface)/最小部材寸法
・初期質量(Initial Mass Fraction):設計領域質量の50%(質量制約値と同じ値を使用)
・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

構造最適化ワークフロー

1つの解析システムに、2つのGENESISが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

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1ボディ(設計領域を選択)
Frozen Region Definition
Define Frozen RegionYes
スコープ方法ジオメトリ選択
ジオメトリ4面(フリーズ面を選択)
Frozen Region TypeSoft
□Min. Fraction0.95
□Max. Fraction1
Fabrication Constraints
Coordinate SystemGlobal Coordinate System(デフォルト値)
Constraint 1MYZ : Mirror about YZ plane
Constraint 2MZX : Mirror about XZ plane
Constraint 3EZ  : Extrude along Z axis(充填の場合は、FBZを選択)
Alter Extrude/Fill DirectionNormal to Surface
スコープ方法ジオメトリ選択
ジオメトリ8面
Minimum Size ControlYes
□Minimum Member Size10mm
□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

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が選択されていることを確認します

設計制約の定義

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(結果情報)
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。

トポロジー密度のプロット

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。
・[結果]タブ>[表示]>ジオメトリ>表面
・[結果]タブ>[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。

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