SOLIDWORKSアドイン構造最適設計ソフトウェア
HiramekiWorks

事例3 左右対称な設計を意図したモニターアームのトポロジー最適化

■概要

トポロジー最適化は、解析モデルのメッシュを固定したまま、材料の密度分布の濃淡により最適な形状を表現する手法です。

ここでは、モニターアームに対して「鏡面対称」を設定したトポロジー最適化をおこない、 4つの解析条件下において剛性が高く、かつ左右対称な最適形状を求めます。

■解析モデル

初期モデル

荷重条件・拘束条件

HiramekiWorksでは、境界条件(荷重条件・拘束条件)のひとまとまりを「解析ケース」と呼び、 最適化を行う際には複数の解析ケースを考慮することができます。

ここでは4つの解析ケースを用いてトポロジー最適化を行います。
この場合、4つの荷重条件が同時に負荷されたときの剛性が高い形状を求めるのではなく、 各解析ケースに対していずれの場合でも剛性が高い形状をひとつ求めます。

4つの解析ケース

■トポロジー最適化の設定

ここでは、設計領域の体積を6%(94%削除)にした場合の一番剛性の高い形状を求めます。
また、左右対称(=鏡面対称)な形状になるように制限します。

最適化条件

  • 目的  :剛性最大化
  • 制約  :設計領域の体積比
  • 製造制限:鏡面対称

■結果

トポロジー最適化が終了すると、結果形状が自動でソリッドモデルに変換され、SOLIDWORKSに読み込まれます。

トポロジー最適化結果形状

設計領域であるアームの部分が、左右対称(=鏡面対称)な最適化形状を得ることが出来ました。
ちなみに、「鏡面対称」を設定しなかった場合は、下図の結果となりました。

トポロジー最適化結果形状:鏡面対称を設定しなかった場合

このように、左右対称な結果形状を得たい場合等、製造制約機能を使用することで、ご希望に沿った最適化形状を得られます。
※製造制約の種類についてはこちら トポロジー最適化:製造制約



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