構造最適設計ソフトウェア
OPTISHAPE-TS

事例7 複数部位の応力制約を用いた形状最適化例題

■概要

強度設計を行う上で応力は重要な指針となります。
そして応力による強度判定を行う場合には、最大値のみでなく部位によって評価する判定応力値を変える必要があります。

そのような場合には、領域ごとに制約応力値を指定する事で全ての個所で応力を制約した最適形状を得る事が可能です。

今回は、モデルの部位よって異なる応力制約を与えた最適化事例をご紹介します。

■解析モデル

初期モデル

リンク部品

  • 要素: 四面体二次要素
  • 要素数: 11,778
  • 節点数: 20,491

荷重条件・拘束条件

荷重条件・拘束条件

領域設定

◎応力評価をする領域ごとにプロパティの異なるモデルを作成します。

プロパティ分割

■最適化条件

指定した部分の応力を低減した上での剛性最大化。

  • 目的関数 : コンプライアンス最小化(=剛性最大化)
  • 制約条件 :
      プロパティ1の領域のミーゼス応力を9割以下に低減
      プロパティ2の領域のミーゼス応力を9割以下に低減
      体積を現状維持
  • 形状変動制限(製造要件に関わる制約):
      型抜き,左右対称,最小肉厚制限,平面での境界領域設定

■結果

初期形状 結果形状

プロパティ1の領域の最大ミーゼス応力 : 242.2MPa ⇒ 189.6MPa 約22%減
プロパティ2の領域の最大ミーゼス応力 : 285.5MPa ⇒ 173.8MPa 約40%減
最大変位 : 0.749mm ⇒ 0.435mm 約42%減

  • 解析時間 : 15分
  • 最適化繰返し回数 : 50回
  • CPU : Core 2 Duo E8500 3.16GHz
  • メモリー使用量 : 391MB(2並列)

■考察

指定した範囲の応力を低減しながら剛性の高い形状を求める事が出来ました。

このように、OPTISHAPE-TSを用いる事で、何も無い場所から "リブ形状" を作り出すようなダイナミックに形状変動した結果を求める事が可能です。

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