OS-T：2050 パターン繰り返し

本チュートリアルでは、パターン繰り返しを用いてトポロジー最適化を行います。

本チュートリアルで使用されるモデルは、1つのエッジ上に集中荷重が、その向かいにあるエッジ上に2つの拘束条件が課せられている矩形のプレートです。パターン繰り返しの有無によってトポロジー結果にどのような差が生じるかを検証するために、このプレートの0.6および0.3倍にスケーリングされた、異なる方向に集中荷重および境界条件が適用されている2つの矩形プレートもモデル化されています。

最適化の目的は、1つのサブケースについてコンプライアンスを最小にすることです。設計空間の体積率は0.3に制限されます。設計空間は、3つのプレートです。

HyperMeshの起動とOptiStructユーザープロファイルの設定

HyperMeshを起動します。
User Profilesダイアログが現れます。
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

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。
File typeにOptiStructを選択します。
Filesアイコンを選択します。
Select OptiStruct Fileブラウザが開きます。
自身の作業ディレクトリに保存したno_repeat.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。
Openをクリックします。
Import、続いてCloseをクリックし、Importタブを閉じます。

最適化のセットアップ

トポロジー設計変数の作成

Analysisページからoptimizationをクリックします。
topologyをクリックします。
createサブパネルを選択します。
desvar=欄にdv1と入力します。
type:をPSHELLにセットします。
プロパティセレクターを使って、firstを選択します。
createをクリックします。
設計変数のパラメータを更新します。
1. parametersサブパネルを選択します。
2. minmemb offからmindim=に切り替え、2.0と入力します。
3. updateをクリックします。
上記の手順を繰り返し行い、コンポーネントsecondおよびthirdについて、dv2およびdv3とラベル付けされた設計変数を作成します。
returnをクリックします。

最適化の応答の作成

Analysisページからoptimizationをクリックします。
Responsesをクリックします。
体積率の応答を作成します。
1. responses=欄に、Volfracと入力します。
2. response typeの下で、volumefracを選択します。
3. regional selectionをtotalとno regionidに設定します。
4. createをクリックします。
コンプライアンスの応答を作成します。
1. responses=欄に、compと入力します。
2. response typeの下で、complianceを選択します。
3. regional selectionをとno regionidに設定します。
4. createをクリックします。
returnをクリックし、Optimization panelに戻ります。

設計制約条件の作成

dconstraintsパネルをクリックします。
constraints=欄にvolfracと入力します。
response =をクリックしVolfracを選択します。
upper boundの横のボックスにチェックマークを入れ、0.3と入力します。
createをクリックします。
returnをクリックし、Optimization panelに戻ります。

目的関数の定義

objectiveパネルをクリックします。
minが選択されていることを確認します。
response=をクリックし、compを選択します。
荷重ステップセレクターを使って、sub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。

最適化の実行

AnalysisページからOptiStructをクリックします。
save asをクリックします。
Save Asダイアログで、OptiStructモデルファイルを書き出す場所を指定し、ファイル名としてno_repeat_optと入力します。
OptiStruct入力ファイルには、拡張子 .femが推奨されます。
Saveをクリックします。
入力ファイル欄には、Save Asダイアログで指定されたファイル名と場所が表示されます。
export optionsのトグルをallにセットします。
run optionsのトグルをoptimizationにセットします。
memory optionsのトグルはmemory defaultにセットします。
OptiStructをクリックして最適化を実行します。
ジョブが完了すると、ウィンドウ内に次のようなメッセージが現れます：
```
OPTIMIZATION HAS CONVERGED.
FEASIBLE DESIGN (ALL CONSTRAINTS SATISFIED).
```
エラーがある場合、OptiStructはエラーメッセージも出します。エラーに関する詳細は、テキストエディタでファイル no_repeat_opt.outを開いて確認することができます。このファイルは同じディレクトリ内に.femファイルとして書き出されます。
Closeをクリックします。

パターン繰り返しWithoutでの結果の表示

ここでは、要素密度のアイソバリュープロットを確認します。

OptiStructパネルから、HyperViewをクリックします。
HyperViewがHyperMesh Desktop内で起動し、no_repeat_opt_des.h3dファイルとリンクされたセッションファイルno_repeat_opt.mvwが読み込まれます。
Resultsツールバーでをクリックし、Valueパネルを開きます。
Result typeの下で、Element Densities(s)を選択します。
Animationツールバーでをクリックし、Simulationリストから最終反復計算を選択します。
Applyをクリックします。
密度しきい値を変更します。
- Current value欄に0.4と入力します。
- Current valueの下のスライダーを動かします。
Show valuesをAboveにセットします。
Clipped geometryの下で、FeaturesとTransparentを選択します。
アイソサーフェスプロットが表示されます。密度値が0.4以上であるモデル内の要素は色付きで、それ以外は透明で表示されます。

図 2.
Page ControlツールバーでDelete Pageアイコンをクリックし、HyperViewページを消去します。

図 3.

パターン繰り返しのセットアップ

ここでは、HyperMeshでパターン繰り返しカードを定義します。

nodesを選択します。
1. Toolページからnumbersパネルをクリックします。
2. nodes > by idをクリックし、id=欄に1329, 66, 6, 46, 507, 447, 487, 928, 892, 948と入力します。
  値を区切るには、カンマを使用します。
3. onをクリックします。
4. returnをクリックし、Numbersパネルを終了します。
選択された節点の番号が表示されます。
コンポーネントコレクターを隔離します。
1. メニューバーからView > Browsers > HyperMesh > Maskをクリックし、Maskブラウザを開きます。
2. MaskブラウザのIsolate列で、1をクリックし、1つのコンポーネントコレクターのみを表示させます。
  
  図 4.
Analysisページからパネルoptimizationをクリックします。
topologyパネルをクリックします。
pattern repetitionサブパネルを選択します。
メインDTPLカードを作成します。
1. desvar=をダブルクリックし、dv1を選択します。
2. スイッチをmainにセットします。
3. systemからcoordinatesに切り替えます。
4. 1つ目のセレクターを使って、IDが6の節点を選択します。
5. 2つ目のセレクターを使って、IDが46の節点を選択します。
6. 3つ目のセレクターを使って、IDが1329の節点を選択します。
7. アンカーセレクターを使って、IDが66の節点を選択します。
8. updateをクリックします。
セカンダリDTPLカードを作成します。
1. desvar=をダブルクリックし、dv2を選択します。
2. スイッチをsecondaryにセットします。
3. main=をdv1に切り替えます。
4. sx=に0.6、sy=に0.6;、sz=に1.0と入力します。
5. systemからcoordinatesに切り替えます。
6. 1つ目のセレクターを使って、IDが447の節点を選択します。
7. 2つ目のセレクターを使って、IDが487の節点を選択します。
8. 3つ目のセレクターを使って、IDが1329の節点を選択します。
9. アンカーセレクターを使って、IDが507の節点を選択します。
10. updateをクリックします。
セカンダリDTPLカードを作成します。
1. desvar=をダブルクリックし、dv3を選択します。
2. スイッチをsecondaryにセットします。
3. main=をdv1に切り替えます。
4. sx=に0.3、sy=に0.3;、sz=に1.0と入力します。
5. systemからcoordinatesに切り替えます。
6. 1つ目のセレクターを使って、IDが892の節点を選択します。
7. 2つ目のセレクターを使って、IDが928の節点を選択します。
8. 3つ目のセレクターを使って、IDが1329の節点を選択します。
9. アンカーセレクターを使って、IDが948の節点を選択します。
10. updateをクリックします。
returnを2回クリックします。

ID 1（最初のコンポーネント上）の最初のDTPLカードはメイン、ID 2（2番目のコンポーネント上）およびID 3（3番目コンポーネント上）のDTPLカードはセカンダリで、ID 1のDTPLに従属することを認識しました。2番目のコンポーネントはX軸およびY軸方向に0.6倍に、3番目のコンポーネントはX軸およびY軸方向に最初のコンポーネントの0.3倍にスケーリングされています。

最適化の実行

AnalysisページからOptiStructをクリックします。
save asをクリックします。
Save Asダイアログで、OptiStructモデルファイルを書き出す場所を指定し、ファイル名としてrepeat_optと入力します。
OptiStruct入力ファイルには、拡張子 .femが推奨されます。
Saveをクリックします。
入力ファイル欄には、Save Asダイアログで指定されたファイル名と場所が表示されます。
export optionsのトグルをallにセットします。
run optionsのトグルをoptimizationにセットします。
memory optionsのトグルはmemory defaultにセットします。
OptiStructをクリックして最適化を実行します。
ジョブが完了すると、ウィンドウ内に次のようなメッセージが現れます：
```
OPTIMIZATION HAS CONVERGED.
FEASIBLE DESIGN (ALL CONSTRAINTS SATISFIED).
```
エラーがある場合、OptiStructはエラーメッセージも出します。エラーに関する詳細は、テキストエディタでファイル repeat_opt.outを開いて確認することができます。このファイルは同じディレクトリ内に.femファイルとして書き出されます。
Closeをクリックします。

パターン繰り返しWithでの結果の表示

ここでは、要素密度のアイソバリュープロットを確認します。

OptiStructパネルから、HyperViewをクリックします。
HyperViewがHyperMesh Desktop内で起動し、repeat_opt_des.h3dファイルとリンクされたセッションファイルrepeat_opt.mvwが読み込まれます。
Resultsツールバーでをクリックし、Valueパネルを開きます。
Result typeの下で、Element Densities(s)を選択します。
Animationツールバーでをクリックし、Simulationリストから最終反復計算を選択します。
Applyをクリックします。
密度しきい値を変更します。
- Current value欄に0.38と入力します。
- Current valueの下のスライダーを動かします。
Show valuesをAboveにセットします。
Clipped geometryの下で、FeaturesとTransparentを選択します。
アイソサーフェスプロットが表示されます。密度値が0.38以上であるモデル内の要素は色付きで、それ以外は透明で表示されます。

図 5.
Page ControlツールバーでDelete Pageアイコンをクリックし、HyperViewページを消去します。

図 6.