OS-E:3030 捩りを受けるプレート
この例題は、トポグラフィー最適化の実力を示すものです。
モデルファイル
必要なモデルファイルのダウンロードについては、モデルファイルへのアクセスを参照してください。
この例で使用されているモデルファイルには以下のものが含まれます:
twistplate.fem
モデル概要
- 構造の特定のパートがねじれの荷重をうける(図 1)
- パートはスタンピング工程で成形される
- プレートの形状のみが変更され、板厚は変更できない

図 1. 荷重と制約条件

図 2. プレートについての形状変数の内側部分
考え得る補強パターンは、ゼロからユーザー定義の最大高までの間の任意の高さにおいて歪んだこれらの変数の組み合わせです。OptiStructは、174の離散形状変数を操作し、任意の形状の補強パターンを作成します。パターンとしては、X型、楕円、一連の真っ直ぐなビード群、あるいは何百万もの可能な設計が考えられます。さまざまなパラメータを設定することにより、OptiStructが作成する任意の設計が製造可能であることをユーザーは確実にすることができます。

図 3. 捩りを受けるプレートのOptiStructによるビード補強パターン

図 4. OptiStructの結果から構築した有限要素モデル
プレートの表面は、ねじれに対し良く機能するX-字型のクロスビードで覆われています。効果を減らしてしまう、プレートを直線で完全に横切るビードは存在しません。このプレートの有限要素解析は、良好に分配された応力パターン、および荷重ポイントにおいて変形が少ないことを示しています。

図 5. 捩りを受けるプレートの一般的なビード補強パターン
結果
トポグラフィー最適化によってOptiStructで生成されたプレートは、図 5に示された2つの従来のプレートよりはるかに剛性が高くなっています。トポグラフィープレートの変形のピークは0.83mmです。従来のプレートでは、変形のピークは左側プレートで1.27mm、右側が6.47mmです。OptiStructで開発されたプレートは、良いほうの従来の設計より35%、良くないほうの設計と比べると格段に剛性が高くなっています。X-型の補強パターンを使って従来の手法に従っている良くないほうの設計は、荷重がかかるとねじれてしまう可能性のある、直線状にプレートを完全に横切るビードを使用しています。最適化プロセスの間に、このような設計ミスがOptiStructによって発見、修正され、より優れた設計の実現が可能となります。