フリー寸法最適化の製造可能性

この機能は、以下で説明する2つの方法のいずれかで追加できます。

DOPTPRMカード

DSIZEカード

ここでは、MINDIMキーワードに続けて、部材の望ましい最小直径（2次元では幅）のみを、VALUEフィールドとして定義できます。このようにして、グローバルな最小部材寸法を定義します。ここでは、部材の望ましい最小直径MINDIMを、MEMBSIZ継続行で定義できます。このようにして、DSIZEエントリごとに異なる部材寸法を定義できます。

最小部材寸法制御

最小部材寸法制御では小さな部材の形成にペナルティが科されますが、それでもなお、指定の最小部材寸法より著しく小さい部材を含む結果が得られる場合があります。これは、その構造では小さな部材が荷重の伝達で非常に重要となる可能性があり、ペナルティを科しても削除されないためです。最小部材寸法制御は、量の制御より質の制御として機能します。

離散解は2つの反復ステップで得られます。最初のステップでは、中間密度の要素を多く含む解に収束します。次のステップでは、この解を密度が1である部材の解に改善します。それぞれのステップが、何回も反復されます。最初のステップは、2度の全収束フェーズで構成されます。最初は初期離散値（DOPTPRMバルクデータエントリ上のDISCRETEおよびDISCRT1Dパラメータにより定義）で実行され、次に、離散値を1.0増やして実行されます。この手順は、明確に定義された部材による解を得るためのものです。明確に定義された部材による解をこのステップで生成しなかった場合、望ましい最小部材寸法は2番目のステップには保持されません。この場合は、離散パラメータを大きくするか、収束トレランス（DOPTPRMバルクデータエントリのOBJTOLパラメータにより定義）を小さくするか、またはその両方の措置をとり、最初のフェーズの解を改善する必要があります。デフォルトの離散パラメータは、1次元要素、プレートおよびシェルに対しては1.0に、3次元ソリッドに対しては2.0に設定されています。

一般に、MINDIMがアクティブになると、チェッカーボード処理はこの機能に適用された方法により制御され、CHECKERパラメータは不要となります。まれに、上記の2度目のフェーズでも、3次元ソリッドに対してチェッカーボードが導入される場合があります。この場合には、MMCHECKパラメータにより、追加のチェッカーボード制御アルゴリズムをアクティブにできます（CHECKERパラメータおよびMMCHECKパラメータは、DOPTPRMバルクデータエントリを使用して定義します）。

このカードを使用することによって、チェッカーボードが使用されない解を得ることができます。ただし、CHECKER=1と設定した場合のように、中間密度の要素を多く含む解に達するという望ましくない副次的な影響があります。したがって、このカードは必要な場合にのみ使用してください。

MINDIMは、DSIZEから参照するすべての要素（DOPTPRMで要素を定義している場合は、設計可能なすべての要素）の平均要素寸法の3倍以上とすることをお奨めします。2次元要素の平均要素寸法は、要素の面積の平方根の平均として計算され、3次元要素の平均要素寸法は、要素の体積の立方根の平均として計算されます。

この推奨事項は、他の製造用制約条件と組み合わされる場合が対象となります。定義されたMINDIMがこの値より小さい場合、平均要素寸法の3倍に等しいデフォルトの値にリセットされます。

この目的を達成するには、メイン（旧称“マスター”）DSIZEカードを定義し、このメインを参照する任意の数のセカンダリ（旧称“スレーブ”）DSIZEカードを定義する必要があります。メインコンポーネントとセカンダリコンポーネントは、局所座標系（必須）およびスケーリング係数（オプション）で互いに関連付けられます。

最小部材寸法または最大部材寸法などの製造用制約条件は、メインDSIZEカードに適用します。これにより、これらの制約条件は、次のセクションで示すように、自動的にセカンダリDSIZEカードに適用されます。

局所座標系

4番目の点を定義する方法によって、右手座標系と左手座標系のどちらも定義できるので、容易に反転パターンを生成できます。

図 1. 局所座標系

スケーリング係数

X、Y、およびZ方向のスケーリング係数は、セカンダリDSIZEカードごとに定義できます。これらの係数は必ず局所座標系に関連付けられます。局所座標系とスケーリング係数を適切に利用することにより、以図 2で示すように、さまざまな効果が得られます。

図 2. スケーリング係数

平面対称性

対称性のある設計を行うことが求められる場合がよくあります。設計空間および境界条件が対称的でも、従来のフリー寸法最適化方法では、完全に対称な設計ができるとは限りませんでした。

フリー寸法最適化に対称性制約条件を適用することにより、初期メッシュ、境界条件、荷重に関係なく、対称的な設計が可能になります。対称性は、1つの平面、2つの直交平面、または3つの直交平面に適用できます。OptiStructにより対称面全域でほぼ同じ値を持つ変数が生成されるので、対称メッシュは必要ありません。

1平面に対する対称性を定義するには、アンカー節点と参照節点を指定する必要があります。最初のベクトルは、アンカー節点から参照節点に向かうベクトルです。対称面は、そのベクトルに垂直で、アンカー節点を通る平面です。

図 3. 1平面に対する対称性

2平面に対する対称性を定義するには、2番目の参照節点を指定する必要があります。2番目のベクトルは、アンカー節点から、最初の対称面に投影された2番目の参照節点に向かうベクトルです。2番目の対称面は、そのベクトルに垂直で、アンカー節点を通る平面です。

図 4. 2平面に対する対称性

3平面に対する対称性を定義するには、3番目の対称面を使用することを指定するだけです。追加情報は必要ありません。3番目の対称面は、最初の2つの対称面に垂直で、アンカー節点を通る平面です。

図 5. 3平面に対する対称性

均一な要素板厚

パターングルーピングは、選択されたコンポーネント全体に均一な要素板厚を要求するための可能性も提供します。

パターングループは、選択されたコンポーネントのすべての要素が互いに同じ要素板厚を維持することを確実にします。

周期対称性

パターングルーピングを使用すれば、周期対称性も定義できます。

周期的パターングルーピングにより、設計が中心軸の周囲に、指定した回数だけ繰り返されます。さらに、周期的繰り返しは、それ自体が対称的となり得ます。このオプションを選択すると、OptiStructは各ウェッジをその中心線に対して対称とします。

周期対称性を定義するには、アンカー節点と参照節点を指定する必要があります。対称軸は、アンカー節点から参照節点に向かう軸です。繰り返し回数も指定する必要があります。繰り返し角度は自動的に計算されます。

図 6. 周期対称性

各ウェッジでの平面対称性を定義するには、2番目の参照節点を指定する必要があります。対称面は、アンカー節点と2つの参照節点で決まります。

図 7. 平面対称性

linearおよびplanarパターングルーピング（TYP=20およびTYP=21）

linearパターングルーピングでは、アンカーポイントと1つ目のポイントの定義が必要です。アンカーポイントから1つ目のポイントへのベクトルは、板厚が一定になるようにセットされる方向を定義します。linearパターングルーピングは、指定したベクトル方向（通常、圧延における圧延方向に直交）の曲率が最小限または0であるようなモデルを扱うことを目的としています。ベクトル方向の曲率が小さいモデルについては、サーフェスへの適切な投影を使って、サーフェス上の方向を決定します。ベクトル方向の曲率が大きいモデルの場合、方向は、指定したベクトルの方向に依って、パターングルーピング方向が決定され得ないサーフェスに直交となることがあります。そのような場合は、planarパターングルーピングTYP=21）が推奨されます。

図 8. Planarパターングルーピング

planarパターングルーピングでは、アンカーポイントと1つ目のポイントの定義が必要です。アンカーポイントから1つ目のポイントへのベクトルが定義され、このベクトルに直交する様々な面内のモデルの板厚が一定になるようにセットされます。planarパターングルーピングは、定義されたベクトルの直交面の曲率が大きく、定義されたベクトルの方向の曲率が最小限または0であるようなモデルを扱うことを目的としています。planarパターングルーピングで定義されたベクトルは通常、圧延加工における圧延方向である必要があります。この機能は、定義されたベクトルに直交するスライス面の大きな曲率を扱うことができます。大きな曲率が圧延方向に存在する場合、planarパターングルーピングは使用できません。

図 9.