トポロジー最適化を使用した設計の生成および評価
OptiStructを使用してコントロールアームの設計を生成する方法および、解析を使用してこの設計を評価する方法。
次の例で、OptiStructを使用してコントロールアームの設計を生成する方法および、解析を使用してこの設計を評価する方法を説明します。
- コントロールアームのパッケージスペースが、有限要素メッシュで満たされます。
- メッシュが部分的に
非設計に指定され、これらの領域を構成する要素が非設計コンポーネントに配置されます。濃い色の要素は、フレーム、ショック、スプリングシート、スタビライザーバー、スピンドルの取り付けポイントを表わします。モデルに対する荷重条件および制約条件の適用部分に非設計要素が配置されます。
図 1. FEMモデルの非設計空間および設計空間 - 有限要素モデルに荷重条件および制約条件が適用されます。
スピンドルとスタビライザーバーの取り付けポイントには、3つの荷重ケースが適用されます。
フレーム接続部およびショックポイントには、制約条件が適用されます。
トポロジー最適化のため、モデルおよびパラメータがOptiStructにサブミットされます。
- 材料密度が60％未満の要素はマスクされます。
図 2. 材料密度60％未満の要素を非表示としたコントロールアームの密度プロット - 提案されたレイアウトをガイドとして使用したコントロールアームの有限要素モデルが生成されます。
図 3. OptiStructの結果に基づく、コントロールアームの有限要素モデル - トポロジー最適化で得られた荷重条件と境界条件を使用し、モデルの応力解析を実行します。
図 4. 制動荷重がかかっているコントロールアームモデルの応力コンター図 - 部品のパフォーマンスが評価されます。引き続き寸法最適化と形状最適化が実行され、応力およびひずみの基準が満足される範囲で、質量を最小化します。
図 5. 形状が最適化された構造部材の最終設計