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本セクションでは、OptiStructを使った熱および熱伝導解析の例を示します。各例題は、問題の詳細、実行プロシージャ、および結果を用いて、OptiStructが如何に使用されるかを説明しています。
本セクションでは、OptiStructを使った解析テクニックの例を示します。各例題は、問題の詳細、実行プロシージャ、および結果を用いて、OptiStructが如何に使用されるかを説明しています。
寸法(パラメータ)最適化
本セクションでは、OptiStructの使用による形状最適化の例を示します。各例題は、問題の詳細、実行プロシージャ、および結果を用いて、形状最適化にOptiStructが如何に使用されるかを説明しています。
本セクション内の例題では、トポグラフィー最適化が、型打ちされたプレート構造におけるビード補強とソリッド構造用のリブ補強の両方をどのように生成するかを示しています。
OS-E:3000 スポット溶接チューブ断面の最適化
2枚のシートメタル片で作られたチューブは、曲げとねじれ両方の荷重を受けることを意図されています。チューブの断面はあらゆる形状が可能ですが、製造要件により、長さ全体を通して一定でなければなりません。
OS-E:3005 固有値最大化
本例では、不規則な形状のプレートを最適化し、固有振動数を増加させます。
OS-E:3010 圧力容器の複数平面による対称性補強の最適化
薄肉の直方体の容器は液体の保管に使用されます。容器側面の外向きの膨らみ(内容物の圧力による)を最小にします。さらに、側面パネルの外向きの最大変形は、指定の値以下でなければなりません。
OS-E:3015 直方体圧力容器
本例には、液体の保管に使用される直方体の薄肉容器を使用します。目的は、内容物の圧力により生じる容器側面の外向きの膨らみを最小にすることです。さらに、側面パネルの外向きの最大変形は、指定の値以下でなければなりません。
OS-E:3020 スタンピングされた2層コントロールアーム
自動車のコントロールアームは、シーム位置で結合された2つの型打ちされたプレートを使って製造されます。
OS-E:3025 制約されたビードパターンによるディスクのモーダル周波数の最適化
ビード化されたプレートを扱う際、1つのモーダル周波数について良好な補強パターンを得るのは困難です。これは、1方向に剛性を加えると、別方向の剛性が減じることがよくあるためです。
OS-E:3030 捩りを受けるプレート
この例題は、トポグラフィー最適化の実力を示すものです。
OS-E:3035 コントロールアームのサーフェスの最適化
トポグラフィー最適化は、シェルサーフェスにビードを作成する以上の応用がききます。基本的なトポグラフィーアプローチは、形状変数の大きな領域を含むあらゆるモデルに適用できるため、ソリッドモデルへの応用にも役立てることが可能です。
OS-E:3040 ソリッドブロックからの設計コンセプトの構築
パターングルーピングは、製造上の条件が見合う必要のある応用例では非常に力になります。本例では、ソリッドブロックから設計コンセプトを引き出すために、トポグラフィー最適化を使用します。望ましいのは、鋳造法を使った設計コンセプトの製造です。
本セクション内の例題では、マルチボディシステム内の弾性体の最適化に等価静的荷重法(ESLM)がどのように使用されるかを示しています。
本セクションでは、OptiStructを使ったマルチフィジックスの例を示します。各例題は、問題の詳細、実行プロシージャ、および結果を用いて、OptiStructが如何に使用されるかを説明しています。
本セクションでは、OptiStructを使った応答スペクトルの例を示します。各例題は、問題の詳細、実行プロシージャ、および結果を用いて、OptiStructが如何に使用されるかを説明しています。
本セクションでは、OptiStructを使って非線形陽解法解析の例を示します。各例題は、問題の詳細、実行プロシージャ、および結果を用いて、OptiStructが如何に使用されるかを説明しています。
本マニュアルでは、NAFEMSの問題を含めた検証モデルの解を紹介しています。
本セクションでは、OptiStructに関してよくある代表的な質問についてお答えしています。
OptiStruct例題集は、様々なソリューションシーケンスや最適化タイプについて解かれた例題を集めたもので、現実世界の応用とOptiStructの機能の例をユーザーに提供します。
本セクション内の例題では、トポグラフィー最適化が、型打ちされたプレート構造におけるビード補強とソリッド構造用のリブ補強の両方をどのように生成するかを示しています。
OS-E:3025 制約されたビードパターンによるディスクのモーダル周波数の最適化
ビード化されたプレートを扱う際、1つのモーダル周波数について良好な補強パターンを得るのは困難です。これは、1方向に剛性を加えると、別方向の剛性が減じることがよくあるためです。
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OS-E:3025 制約されたビードパターンによるディスクのモーダル周波数の最適化
ビード化されたプレートを扱う際、1つのモーダル周波数について良好な補強パターンを得るのは困難です。これは、1方向に剛性を加えると、別方向の剛性が減じることがよくあるためです。
4つのモーダル周波数について良好な補強パターンを同時に求めることにより呈される問題は、4倍以上困難となります。困難は様々な補強パターンを制約し、さらに問題は非常に手に負えないタスクになります。
必要なモデルファイルのダウンロードについては、モデルファイルへのアクセスを参照してください。
この例で使用されているモデルファイルには以下のものが含まれます:
disc_radial.fem
disc_cyclic.fem
トポグラフィー最適化とパターングルーピングを併せて実行することにより、このタスクは大幅に簡易化され、良好な品質の結果が素早く生成されます。最適化のセットアップはすべて、HyperMeshのOptimization panelおよびそのサブパネル群を使って行います。
薄いメタルディスクの最初の4つのモーダル周波数が、ビード補強パターンを使って最適化されます。ビード補強パターンに対し許容され得る制限を設ける様々な異なる製造手法が考慮されます。メタルディスクは中央に穴を有し、その位置で拘束されています(図 1)。
図 1. ディスクモデルにかかる制約
モデルの目的は、ディスクの最初の4つのノーマルモードの周波数の和を増加させることで、これは、WFREQ応答タイプを使って実行されます。WFREQ応答は、選択された周波数の固有値の逆数の和です。これは、後続のものより早いモードに、より高い重み付けを割り当てるために行われます。
最初に考慮される製造手法は、旋盤上でディスクを回転させるものです。これは、ビードの補強が円形となるよう制限します。円形のパターングルーピングタイプが定義されます。この設定用のDTPGカードは下に示すとおりです:
アンカー節点がディスクの中央に設定され、1つ目のベクトルはZ方向を指します。topographyサブパネルのBoundary skipオプションでSpcを選択することにより、中央のリング内の節点は設計領域から削除されます。有限要素モデルにこれ以上追加する必要はありません。
円形補強パターン手法のソリューションは、図 2に示すとおりです。OptiStructは、中央のリングからディスクの外側のエッジに向かって3/4辺りまで延びる1つの幅広のビードを生成します。補強パターンは、最初の3つのモードの周波数を倍以上にし、4つ目と5つ目のモードの周波数を75%以上増加させています。
図 2. 円形ビードパターン手法についてのソリューション
考慮される2番目の製造手法は、放射状のビードのみでスタンピングするものです。このアプローチについてのトポグラフィーセットアップは、円形アプローチのそれとほぼ同じで、唯一、放射状パターングルーピングタイプを使用する点が異なります。この設定用のDTPGカードは下に示すとおりです:
放射状補強パターン手法のソリューションは、図 3に示すとおりです。OptiStructは、等間隔の8つの幅広な放射状ビードを生成します。ビードは高さいっぱいに描かれていない点にご留意ください。これは、高さいっぱいのビードは必ずしも最適ではないことを示します。この補強パターンもまた、最初の3つのモードの周波数を倍以上にし、4つ目と5つ目のモードの周波数を70%以上増加させますが、円形パターンほど効率的ではありません。
図 3. 放射状ビードパターン手法についてのソリューション
考慮される3番目の製造手法は、ビード形状に制約を設けないスタンピングです。このアプローチにパターングルーピングは定義されません。この設定用のDTPGカードは下に示すとおりです:
この設定のソリューションは、図 4に示すとおりです。OptiStructは、円形と放射状の補強パターンの組み合わせに見える補強パターンを生成しています。ディスクの内側には一連の放射状のビードが、外側には大まかな円形の補強が見られます。この補強パターンでは、比較される全てのパターンと比べ、モード周波数が最も増加しています。
図 4. デフォルトパターン手法についてのソリューション
デフォルトの補強パターンはほとんど対称を成しているため、ソリューションのクリーンアップには、周期対称パターンを使用することができます。周期対称定義に4つのウェッジを選択すると、デフォルトの設定で作成されるパターンと非常に近いものが得られます。周期対称パターングルーピングタイプが適用されます。周期対称法のDTPGカードは下に示すとおりです:
周期対称については、1つ目のベクトル(フィールド12、13、および14)と2つ目のベクトルの両方がディスクと同じ面に定義されます。アンカー節点は、容器の中央に位置します。この周期パターンは、それぞれが自身について対称である4つの対称ウェッジを持つよう設定されます。
図 5. 4つの対称ウェッジの周期対称パターン
周期パターングルーピングオプションのソリューションは、図 6に示すとおりです。OptiStructは、デフォルトのパターングルーピングパターンと非常に似通った補強パターン(ただし四つ折対称)を生成します。モード周波数は、デフォルトパターンのものより僅かに低くなっています。
図 6. 4つの対称ウェッジを有する周期パターン手法のソリューション
ベースラインモデルの最初の6つのノーマルモードについての4つの補強パターンの周波数結果(単位: Hz)を下に示します:
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