構造最適設計ソフトウェア
OPTISHAPE-TS
事例5 部品干渉によるレイアウト制約を考慮したアームの形状最適化
■概要
部品の設計を行う上でレイアウトによる制約は大きな問題となります。
設計後のレイアウト変更により形状変更を行わなければならない場合、多くの工数を要する事になります。 そのような場合、OPTISHAPE-TSでは形状変動可能な領域を指定する事によりレイアウトを考慮した最適形状を簡単に得る事ができます。
ここでは、干渉条件を考慮したアームの最適化事例を紹介します。
■解析モデル
- 要素： 四面体二次要素
- 要素数： 44,429
- 節点数： 26,957
- 目的関数：体積最小化
- 制約条件：初期剛性維持 (荷重条件2ケース)，
逸脱指定領域
■最適化条件
荷重条件・拘束条件
逸脱指定領域
図1の青い領域が干渉部分です。
この領域に干渉する事の無い形状を得る為に、設計可能な領域（逸脱指定領域）のメッシュ（図2）を作成します。
この図2のモデルを 『逸脱指定領域』 として指定することで、この領域からはみ出さない（逸脱しない）形状へと最適化していきます。
■結果
指定した領域から逸脱する事無く各種の制約を満たし、軽量化された形状が得られました。
※最適化繰返し回数： 50回．
！約40％の軽量化を達成！
■考察
今回は部品干渉によるレイアウト制約を満たしながら、現状の剛性を維持した状態で 約40% の軽量化を行う事ができました。
このように、形状最適化は既存形状からの改良を行う事に適しており、応力制約の追加や製造要件の追加など複数の制約を与える事により、更に詳細な検討を行う事が可能です。
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