構造最適設計ソフトウェア
OPTISHAPE-TS

事例9 応力低減を目的としたフィレット形状の最適化

■概要

初期モデル レンチ部品のフィレット部に着目し、発生した応力集中を低減します。

製造要件をふまえ、均一なR形状を保ったまま応力が最小となる形状を求めます。

■解析モデル

境界条件

  • 要素: 四面体二次要素
  • 要素数: 220,782
  • 節点数: 324,937

初期形状応力分布

初期応力分布

■最適化条件

  • 目的関数 :応力最小化
  • 制約条件 :なし
  • 形状変動制限(製造要件に関わる制約):軸対称(MPC使用)

軸対称設定

軸対称説明

※ MPCを使った形状拘束条件は、OPTISHAPE-TSに付属されている「ポストプロセッサ TS Studio」内で簡単に作成および設定することができます。

■結果

結果形状

軸対称設定を行った為、対称性を保ちつつ応力を緩和。
 

結果断面比較

  • 解析時間 : 14時間55分
  • 最適化繰返し回数 : 130回
  • CPU : Linux/Xeon X5660 2.8GHz
  • メモリー使用量 : 12,500MB [8並列]

◎ 軸対称設定を行わなかった場合の結果

結果形状

高応力部が形状変動し、応力が緩和されるが対称性はない。
 

結果断面比較

■考察

通常、局所的な応力を評価して最適化する場合、対称な形状にはなりませんが、 OPTISHAPE-TSでは対称性を考慮して最適化する事が可能な為、 今回の様にR形状の対称性保ったまま形状を変える事が可能です。

また、応力値を絶対値で指定し、"その値以下になる様なR形状を求める"といった使い方も可能です。

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