イメージベース構造解析ソフトウェア
VOXELCON

事例12 大規模なモデルのトポロジー最適化

■概要

VOXELCONにはレベルセット法によるトポロジー最適化が搭載されています。
このトポロジー最適化では、目標体積を設定し、その体積制約下で剛性が最大(荷重点変位が最小)となるような形状を求めます。

構造最適化では構造解析が繰り返し行われるため、計算時間が非常に長くなります。 また、ボクセルに特化した構造解析は、並列化効率が良い事やメモリ消費量が少ない事が特長であるため、 規模の大きな問題にも現実的な時間で解析することができます。 トポロジー最適化機能はGPUによる並列実行も可能なので、計算時間も併せてご紹介します。

■解析モデル

要素数:1,920,000

解析モデル:設計/非設計領域

境界条件

境界条件

■結果

今回、目標体積は設計領域の30%としました。
最適化結果はボクセル毎に -1~1 の間で分布しており、0以上のものだけを表示することで最適化結果形状を得ることができます。 また、モデルに対する解析結果を表示するだけでなく、結果のSTLをスムージングして出力します。

最適化結果形状

◎解析時間

結果として、ここでは60ステップの最適化を実行しましたが、 CPUのみで解析を行った場合では3時間24分、GPUを使った場合は種類によって性能が異なり、GeForceで約33分、Teslaで約6分半という結果になり、 目に見えてGPUを使用する効果が大きい問題となりました。

解析時間の比較グラフ
* GPUによる計算でない部分も含まれるため、構造解析部分のみの時間の比較としました。

事例一覧に戻る