OS-E:0820 エアコンのブラケット
このエアコンのブラケットは、線形静的剛性およびモーダル法による周波数応答の両方により生成された最適トポロジー形状です。ブラケットが鋳造プロセスを用いて製造されることを確実にするために、シェル要素が使用されています。
モデルファイル
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:
ACbrack.fem
モデル概要
集中質量Mを使用し、梁要素によって取り付けボルトに接合されたエアコンユニットをモデル化しています。取り付けボルトとエンジンボルトの結合箇所に近いシェル要素(色の濃い要素で示されている)は、非設計コンポーネントに移動されます。ブラケットの面に対して垂直な回転を除き、すべての変位と回転について固定された2つのエンジン取り付けボルト位置で、モデルは拘束されます。ベルトの引張荷重は、エアコンブラケットを表わす節点位置にかけられます。
DESOBJ = 1
DESGLB = 2
$
SUBCASE 1
SPC = 1
LOAD = 2
$
WEIGHT = 1.0
$
SUBCASE 2
SPC = 2
METHOD = 2
$
MODEWEIGHT 1 1.0
MODEWEIGHT 2 1.0
MODEWEIGHT 3 1.0
$
NORM = 40000.0
BEGIN BULK
$
DRESP1,1,freqstat,COMB
DRESP1,2,volfrac,VOLFRAC
DCONSTR,2,2,,0.3

図 1. エアコンのブラケットの有限要素モデル
ITERATION 0
Subcase Weight Compliance Weight*Comp.
1 1.000E+00 2.573592E+01 2.573592E+01
----------------
Sum of Weight*Compliance 2.573592E+01
Subcase Mode Weight Frequency Eigenvalue Weight/Eigen
2 1 1.000E+00 3.129449E+00 3.866299E+02 2.586453E-03
2 2 1.000E+00 4.035579E+01 6.429414E+04 1.555352E-05
2 3 1.000E+00 8.710232E+01 2.995154E+05 3.338726E-06
2 4 0.000E+00 1.203149E+02 5.714770E+05 0.000000E+00
2 5 0.000E+00 1.513964E+02 9.048794E+05 0.000000E+00
-----------------
(Sum of Weight/Eigenvalue) / Sum of Weights 8.684483E-04
Mode Normalization Factor x 4.000E+04
-----------------
Eigenvalue total weight 3.473793E+01
Compliance total weight 2.573592E+01
-----------------
Objective Function 6.047386E+01
この例は、ファイルacbrack.femを用い、ワンファイルセットアップで解析されます。OptiStructのバッチジョブは、コマンドシェルスクリプト% optistruct acbrack
を使って投入されます。
結果

図 2. 組み合わせられた固有値およびコンプライアンス目的関数についてのエアコンブラケットの密度プロット
2つの厚いリブがエンジンボルトからエアコン下部のアタッチメントに向かって、1つの薄いリブが上部メインリブ中央から上部エアコンアタッチメントに向かって延びています。2つのメインリブ間にウェビングがあり、半分の高さの幅広なリブが、設計空間の上部半分に延びています。
密度100%または密度0%のいずれにも、多くの要素は収束しません。これらの要素は、離散のパラメータを増やすことによって、0%および100%に強制することができます。ウェビングと高さが半分のリブは鋳造プロセス中に製造可能であるため、このソリューションは受け入れることができます。
線形静的解析および周波数解析用に最適化されたモデルは、別々に解析されます。

図 3. 線形静的荷重のみの場合の密度プロット

図 4. 固有値サブケースのみの場合の密度プロット