OS-T:2020 自動車のリブ付スプラッシュシールドの固有振動数増加
本チュートリアルでは、自動車のスプラッシュシールド用のリブの形をしたスティフナーの予備設計を作成します。目的は、トポロジーを用いて設計可能領域のリブの位置を特定することにより、1次モードの固有振動数を増加させることにあります。

図 1. 有限要素メッシュ. 有限要素メッシュには、設計領域(赤色)および非設計領域(青色)が含まれます。
- 目的関数
- モード番号1の振動数の最大化
- 制約条件
- 体積を現状の40%以下に
- 設計変数
- 設計空間内の各要素の密度
HyperMeshの起動とOptiStructユーザープロファイルの設定
モデルの読み込み
荷重と境界条件の適用
荷重コレクターの作成
拘束の作成
荷重ステップの作成
ジョブのサブミット
- sshield_analysis.html
- 問題の定式と解析結果のサマリーに関する解析のHTMLレポート。
- sshield_analysis.out
- ファイルの設定、最適化問題の設定、実行に必要なRAMおよびディスクスペースの推定量、各最適化反復計算の情報、解析時間等、特定の情報を含むOptiStructの出力ファイル。ワーニングおよびエラーに関しては、このファイルを確認すること。
- sshield_analysis.h3d
- HyperViewバイナリ結果ファイル。
- sshield_analysis.res
- HyperMeshバイナリ結果ファイル。
- sshield_analysis.stat
- 解析のプロセスの間のそれぞれのステップでのCPU情報を提供する、解析のプロセスの要約。
- sshield_analysis.mvw
- HyperViewセッションファイル。
- sshield_analysis_frames.html
- ブラウザを使ってHyperView Playerで.h3dをポスト処理するために使用されるHTMLファイル。_menu.htmlファイルとリンクされている。
- sshield_analysis_menu.html
- ブラウザを使ってHyperView Playerで.h3dをポスト処理するために使用されるHTMLファイル。
結果の表示
最適化のセットアップ
トポロジー設計変数の作成
最適化の応答の作成
目的関数の定義
- objectiveパネルをクリックします。
- maxが選択されていることを確認します。
- response=をクリックし、freq1を選択します。
- 荷重ステップセレクターを使って、frequenciesを選択します。
- createをクリックします。
- returnを2回クリックし、Optimization panelを終了します。
制約の定義
目的関数として定義された応答は制約することは不可能です。この場合、応答freq1に制約条件を与えることはできません。上限の制約条件を応答volfracに定義する必要があります。
- dconstraintsをクリックします。
- constraint=欄にvolume_constrと入力します。
- upper boundの横のボックスにチェックマークを入れ、0.40と入力します。
- response =をクリックしvolfracを選択します。
- createをクリックします。
- returnをクリックし、Optimizationパネルに戻ります。
最適化の実行
- sshield_optimization.mvw
- HyperViewセッションファイル。
- sshield_optimization.HM.comp.cmf
- 密度の結果値に基づいて要素をコンポーネントに分類するために使用されるHyperMeshコマンドファイル。このファイルは、OptiStructのトポロジー最適化を実行した場合にのみ使用されます。
- sshield_optimization.out
- ファイルのセットアップ、最適化のセットアップの情報、 実行に必要なRAMとディスクスペースの見積もり、それぞれの最適化の反復情報、計算時間の情報を含むOptiStruct出力ファイル。sshield_optimization.femファイルの処理を行う際にフラグが立つワーニングおよびエラーに関しては、このファイルを確認すること。
- sshield_optimization.sh
- 反復計算が終了した段階での形状データが納められているファイル。各要素の密度値、空孔の大きさと角度を含む。このファイルは、最適化計算のリスタートに使用することができます。
- sshield_optimization.hgdata
- 各反復計算における目的関数、制約条件の違反率が納められているHyperGraph形式のファイル。
- sshield_optimization.oss
- デフォルトで密度のしきい値が0.3として定義されているOSSmooth用のファイル。このファイル内のパラメーターを調整することでユーザーの意図する結果を得ることができます。
- sshield_optimization.stat
- 計算を完全に終了するために使用されたCPU、また、入力デックの読み出し、アセンブリ、解析および収束等のCPU情報が含まれています。
- sshield_optimization.his_data
- 各反復計算における反復計算数、目的関数の値、制約条件の違反率が収められているOptiStructの履歴ファイル。
- sshield_optimization.HM.ent.cmf
- 密度の結果値に基づいて要素をエンティティセットに分類するために使用されるHyperMeshコマンドファイル。このファイルは、OptiStructのトポロジー最適化を実行した場合にのみ使用されます。
- sshield_optimization.html
- 問題設定と最終反復計算結果のサマリーを含むHTML形式の最適化レポート。
- sshield_optimization_frame.html
- ブラウザを使ってHyperView Playerで.h3dをポスト処理するために使用されるHTMLファイル。_menu.htmlファイルとリンクされている。
- sshield_optimization_menu.html
- ブラウザを使ってHyperView Playerで.h3dをポスト処理するために使用されるHTMLファイル。
- sshield_optimization_des.H3D
- トポロジー最適化からのDensity結果、トポグラフィーまたは形状最適化からのShape結果、寸法およびトポロジー最適化からのThickness結果を含むHyperViewバイナリ結果ファイル。
- sshield_optimization_s1.H3D
- 線形静解析からのDisplacement結果、ノーマルモード解析からのElement strain energy結果、線形静解析からのStress結果などを含むHyperViewバイナリ結果ファイル。
結果の表示
最終ノーマルモード解析のセットアップ
現在のモデルの削除
モデルの読み込み
ジョブのサブミット
- sshield_newdesign.html
- 問題の定式と解析結果のサマリーに関する解析のHTMLレポート。
- sshield_newdesign.out
- ファイルの設定、最適化問題の設定、実行に必要なRAMおよびディスクスペースの推定量、各最適化反復計算の情報、解析時間等、特定の情報を含むOptiStructの出力ファイル。ワーニングおよびエラーに関しては、このファイルを確認すること。
- sshield_newdesign.h3d
- HyperViewバイナリ結果ファイル。
- sshield_newdesign.res
- HyperMeshバイナリ結果ファイル。
- sshield_newdesign.stat
- 解析のプロセスの間のそれぞれのステップでのCPU情報を提供する、解析のプロセスの要約。
- sshield_newdesign.mvw
- HyperViewセッションファイル。
- sshield_newdesign_frames.html
- ブラウザを使ってHyperView Playerで.h3dをポスト処理するために使用されるHTMLファイル。_menu.htmlファイルとリンクされている。
- sshield_newdesign_menu.html
- ブラウザを使ってHyperView Playerで.h3dをポスト処理するために使用されるHTMLファイル。
結果の表示
結果の比較
1次モードでは、固有振動数の増加率はどの位ですか(sshield_analysis.fem vs. sshield_newdesign)?
最初のモードについてモデルの周波数は43.63 Hzから84.88 Hzに増加していることが確認できました。
どれだけの重量がパーツに加えられましたか?(リブの重量をToolページのmass calcパネルでチェックしてみてください)
重量の増加率はどの位ですか?