Phase 2： 設計の微調整

モデルの読み込みと確認

Phase 1の最後に、OptiStructは自動的に、元の最適化モデルから新しいファイルcontrolarm_lattice.femを作成しました。このモデルでは、下限未満の密度をもつ元の設計可能要素が削除され、上限を上回る密度の要素はそのままで、上下限の間の密度の要素はラティス構造を表すビーム要素（CBEAM）によって置き換えられています。

この最適化の2つ目のフェーズは、ラティス構造内の各ジョイントの半径を最適化し、材料がどこに必要であるかを決定します。必要とされる設計変数（DESVAR）と設計変数プロパティの関連付け（DVPREL1）、および応力の制約条件が自動的に生成されます。多くの場合、モデルはそのまま実行が可能ですが、最適化のセットアップを常に確認することが推奨されます。

  1. File > Import > Solver Deckをクリックします。
  2. controlarm_lattice.femファイルを選択します。
  3. Openをクリックします。
  4. モデルの確認
    1. デックの開始部分では、新しいファイルが元の目的関数を保持したが新しい最適化パラメータが追加されたことを示し、この寸法最適化がラティス構造最適化のPhase 2であることを表しています。

      os_3300_doptprm_lattice
      図 1.
    2. OptiStructには、新しいラティス材料を表すCBEAM要素が挿入されています。

      os_3300_grid_card
      図 2.
    3. 各CBEAM要素はそれぞれ自身のPBEAMプロパティ定義を有します。
    4. 複数のCBEAM要素間の各ジョイントは、そのために生成された設計変数を有しています。

      os_3300_desvar
      図 3.
    5. 設計変数プロパティの関連付け（DVPREL1）が生成され、これらはPhase IIの寸法最適化の関連する設計変数にプロパティを関連付けします。これらに続くのが、応答、制約条件および目的関数です。
      注: 元のモデルの体積率応答は、寸法最適化フェーズで全体積によって置き換えられ、これが最小化されます。また、ラティス領域でのフォンミーゼス応力を200に制約するために、新規応答が追加されました。これは、最初のフェーズのLATTICE継続カードの最後の欄内の値から作成されました。

      os_3300_dvprel1
      図 4.


      図 5.
  5. controlarm_lattice.femファイルを閉じます。

最適化の実行

  1. Compute Console (ACC)を開きます。
  2. 入力ファイル欄で、controlarm_lattice.femファイルを読み込みます。
  3. Runをクリックして最適化を実行します。
  4. 最適化が完了したら、controlarm_lattice.femファイルをテキストエディタで開き、最適化の実行について重要な情報を確認します。
  5. 最適化が完全に収束し、制約条件が満足されていることを確認してください。

    os_3300_info6494
    図 7.
    ラティスペナルティの差（1.8未満、最適化パラメータにより設定）によって、最終Phase 1モデルのコンプライアンスは初期Phase 2モデルとは異なります。このコンプライアンスの差異は、Phase 2で保持されたソリッド要素によっても影響を受け、フルの密度 / 合成を回復します。このため、ラティス最適化のポスト処理では、Phase 1の最終最適化コンプライアンスとPhase 2の初期コンプライアンス計算の間のモデルコンプライアンスおよびPhase 2の最後における変化を解析することが求められます。
  6. Compute Console (ACC)を開きます。
  7. controlarm_lattice_optimized.femファイルを読み込みます。
  8. Runをクリックし、目的を検証します。
    この最適化では、最終最適化後に小さい半径のCBEAM要素を削除したため、最終最適化ランのコンプライアンスは、OptiStructによって提供された最適形状の解析であるcontrolarm_lattice_optimized.femファイルに対して確認される必要があります。
  9. controlarm_lattice.outファイルととcontrolarm_lattice_optimized.outファイルとの間で最終コンプライアンスを比較します。

    os_3300_final_compliance_opt
    図 9. 最適化の実行からの最終コンプライアンス

    os_3300_final_compliance_analysis
    図 10. 解析モデルからの最終コンプライアンス

結果のポスト処理

  1. HyperMesh Desktopを開きます。
  2. ファイルcontrolarm_lattice_optimized.femを新しいセッションに読み込みます。
  3. Visualizationツールバーの1D Element Representationメニューから、1D Detailed Element Representationを選択します。
    半径が適用されているモデル内のCBAR要素が表示されます。

    os_3300_overall_view
    図 11. 最適化されたソリッド / ラティスモデルのビュー

    os_3300_front_detail
    図 12. CBAR半径の変化を示す最適化されたラティス / ソリッドモデルのフロントビュー
  4. 新しいHyperViewセッションで、ファイルcontrolarm_lattice_s1.h3dを読み込みます。
  5. 最適化オプションを編集します。
    1. メニューバーでPreferences > Optionsをクリックします。
    2. Optionsダイアログで、Visualizationセクションを選択します。
    3. Enable element marksを選択します。
    4. BAR representationをCylinderに設定します。
    5. Size of mark (model %)に0.125と入力します。
    6. Applyをクリックします。
    7. OKをクリックします。

    os_3300_visualization
    図 13.
  6. ResultsツールバーでresultsContour-16をクリックし、Contour panelを開きます。
  7. typeを CBAR/CBEAM Stresses (ROD)に設定します。
  8. SubtypeをNORMAL S1N(A)に設定します。
  9. Applyをクリックします。
    梁要素がコンター表示されます。

    os_3300_initial_sizing_design
    図 14. 反復計算0（初期寸法設計）

    os_3300_final_design
    図 15. 最終反復計算（最終設計）