OS-T：5080 グローバルサーチ最適化

本チュートリアルでは、形状設計変数についてグローバルサーチ最適化（GSO）を実行します。

グローバルサーチアプローチは、複数のスターティングポイントを生成するために使用されます。1つのベース平板と十字形のリブから成る構造が、モーダル法を用いた周波数の変化する単位荷重の加振を受けます。目的は、リブの形状を変更することにより、最も剛性の高い構造を得ることです。

os_5080_model
図 1. モデルのレビュー
通常の形状最適化がモデル内に定義されています。この最適化の設定は以下のとおりです：
目的関数
加振荷重がかかった節点における最大変位の最小化（minmax）
制約条件
Mass < 2.0e-3。
設計変数
形状設計変数

HyperMeshの起動とOptiStructユーザープロファイルの設定

  1. HyperMeshを起動します。
    User Profilesダイアログが現れます。
  2. OptiStructを選択し、OKをクリックします。
    これで、ユーザープロファイルが読み込まれます。ユーザープロファイルには、適切なテンプレート、マクロメニュー、インポートリーダーが含まれており、OptiStructモデルの生成に関連したもののみにHyperMeshの機能を絞っています。

モデルの読み込み

  1. File > Import > Solver Deckをクリックします。
    Importタブがタブメニューに追加されます。
  2. File typeにOptiStructを選択します。
  3. Filesアイコンfiles_panelを選択します。
    Select OptiStruct Fileブラウザが開きます。
  4. 自身の作業ディレクトリに保存したrib_opt.femファイルを選択します。モデルファイルへのアクセスをご参照ください。
  5. Openをクリックします。
  6. Import、続いてCloseをクリックし、Importタブを閉じます。

モデルと最適化セットアップの確認

周波数応答モデルの形状最適化がモデル内に定義されています。

  1. Modelブラウザで、モデル、荷重ステップおよび最適化のセットアップを確認します。

    os_5080_browser
    図 2.
  2. Analysisページからパネルoptimizationをクリックします。
  3. shapeパネルをクリックし、形状設計変数を確認します。
  4. animateをクリックします。
    形状の1つがsimulation=欄に表示されているはずです。
  5. linearをクリックします。
    形状のアニメーションが表示されます。
  6. nextまたはprevをクリックして、その他の形状を確認します。
  7. returnをクリックし、Optimization panelに戻ります。

実行の開始

  1. AnalysisページからOptiStructパネルをクリックします。
    input file:欄には、rib_opt.femファイルの名称と位置が表示されるようになりました。モデルファイルと結果ファイルが書き出される場所は、変更することが可能です。
  2. OptiStructをクリックします。
  3. 実行プロセスが完了したら、作業ディレクトリに進み、rib_opt.outファイルを開きます。最適化の履歴と最終最適設計をチェックします。
  4. Analysisページに戻ります。

DGLOBALカードの定義

  1. Analysisページからパネルcontrol cardsをクリックします。
  2. Card Imageダイアログで、CASE_UNSUPPORTED_CARDSをクリックします。
  3. Control Cardダイアログで、DGLOBAL=1と入力し、OKをクリックします。
  4. BULK_UNSUPPORTED_CARDSをクリックします。
  5. Control Cardダイアログで、DGLOBAL,1と入力し、OKをクリックします。
  6. returnをクリックします。
グローバルサーチ用のサブケースとバルクデータエントリの両方が、デフォルトのパラメータで生成されました。

実行の開始

  1. AnalysisページからOptiStructパネルをクリックします。
    input file:欄には、rib_opt_global.femファイルの名称と位置が表示されるようになりました。モデルファイルと結果ファイルが書き出される場所は、変更することが可能です。
  2. OptiStructをクリックします。
  3. 実行プロセスが完了したら、作業ディレクトリに進み、rib_opt_global.outファイルを開きます。最適化の履歴と最終最適設計をチェックします。
  4. Analysisページに戻ります。

結果の表示

GSO結果のポスト処理

GSOにはデフォルトのパラメータが使用されるため、OptiStructはスターティングポイントの数と設計変数のグループの数を自動的に決定します。
  1. rib_opt_global.outファイルを開きます。
    GSOランの全般的なサマリーは、.outファイルの最後に出力されています。このGSO欄は、20個のスターティングポイントで完了しました。17個の固有な設計が見つかっています。これは、3つの設計は繰り返されたことを意味します。最良の設計は、スターティングポイント3において見つかりました。固有な設計の一覧と設計の一覧も、スターティングポイント、目的関数、制約条件の違反率、見つかった時間およびディレクトリの接尾部の情報と共に出力されます。
  2. 最良の設計と通常の最適化アプローチからの結果とを比較します。
    作業ディレクトリには、固有な設計について接尾部‘_GSO_V1_V2’のついた17個のディレクトリが生成されています。V1はスターティングポイントの数、V2はすべての固有な設計間でのこの設計のランクです。各スターティングポイントの最適化結果は、それぞれのディレクトリ内に見つかります。
  3. Excelファイルrib_opt_global_GSO.slkを開きます。
    固有な設計およびすべての設計についての一覧がExcelファイルに出力されています。GSOラン間での最良の設計は3番目のスターティングポイントで達成され、この設計の結果はディレクトリrib_opt_global_GSO_3_1に保存されています。この設計はグローバルサーチ中に2回見つかりました。GSOサーチでは、2つの設計間の際が固有な設計のトレランス以下である場合、それらは同じとみなされます（例えば、スターティングポイント11およびスターティングポイント3の設計）。この情報は、すべての設計の一覧内に見つかります。各ランについての統計情報と最適設計変数も用意されています。

    os_5080_search_results
    図 3.

最良設計のポスト処理

GSOの最良設計をHyperViewで確認する手順を以下に示します。

  1. OptiStructパネルで、HyperViewをクリックします。
  2. Load Resultsパネルで、/rib_opt_global_GSO_3_1ディレクトリにあるrib_opt_global_des.h3dファイルを読み込みます。
  3. Applyをクリックします。
    最適化結果が含まれるh3dファイルが読み込まれます。
  4. Resultsブラウザで、Iteration 10を選択します。
  5. ResultsツールバーでresultsContour-16をクリックし、Contour panelを開きます。
  6. Result typeをShape Change (v)に設定します。
  7. Applyをクリックします。
最終反復計算における最適化された形状が表示されます。

os_5080_final
図 4. GSOからの最も最適化された形状設計