チュートリアル：トポグラフィーの最適化

モデルをデフィーチャーし、トポグラフィーの最適化を実行して結果をレビューする

このレッスンでは、以下を行います。
  • オイルパンの現実的な設計を得るためのベースライン解析
  • モデルのデフィーチャーを使用してモデルをセットアップし、トポグラフィー最適化を実行
  • トポグラフィー最適化の結果の確認


概要

トポグラフィー最適化は、設計領域におけるビードまたはスエージを作成する高度な形状最適化のひとつです。このアプローチは、質量を増やすことなくコンポーネントの剛性を最大化するのに適しています。また、目的に応じたモデルの周波数の最大化にも使用できます。トポグラフィー最適化は、サーフェス形状で定義されたパートにのみ利用可能です。

一般的に、ビードは主要な形状フィーチャーに沿って一定間隔に作成されます。製造者による深い理解が必要となりますが、構造の剛性を上げるトポグラフィー最適化は、一般的なビードのレイアウトより優れたビードパターンを得ることができます。

このチュートリアルでは、ベースライン解析を実行し、一般的なオイルパンの設計領域におけるトポグラフィー最適化を実行します。

ベースラインモデルの解析

モデルを開いて、ベースライン解析を実行します。最適化のセットアップを行う前にモデルの解析を行うことにより、制約やその他のパラメーターが適切かどうかを把握する判断基準となります。

  1. F7キーを押してデモブラウザを開きます。
  2. baseline_oilpan.stmodファイルをダブルクリックしてモデリングウィンドウにロードします。モデルは、底の部分に圧力が適用され、ボルト穴位置で締結設定により拘束されています。


  3. 右下隅の表示単位がMPAに設定されていることを確認します。
  4. 構造リボンの解析アイコンにある解析の実行 をクリックします。


  5. 解析の実行ウィンドウのオプションを以下に示すように設定します。


  6. 要素サイズを3 mmに変更します。
  7. 共振で、共振数: 3を設定し、Load Case 1のサポートを使用します。
  8. スピード/精度が速いに設定されていることを確認します。
  9. 実行をクリックし、解析を実行します。
  10. 実行が終了したら、実行名をダブルクリックして結果を表示します。


  11. 解析エクスプローラの表示アイコンの下ですべての荷重とサポートを非表示を選択します。


  12. 荷重ケースに共振を選択し、内容を確認します。


  13. 解析エクスプローラを閉じます。

トポグラフィー最適化のためのモデル設定

トポグラフィー最適化のためには、CADの複雑な設定を含まない設計領域を使用するのが最も適しています。多くの場合、穴ツールは、既存のビードを削除、および穴の充填に使用します。

  1. 形状リボンの簡略化ツールを選択します。


  2. 穴ツールを選択します。


  3. ガイドバー上の 選択解除ボタンをクリックします。
  4. ビードの1つを拡大表示し、下側のフィレット（オイルパンの底に最も近いもの）の1つをダブルクリックします。
    これによりビード全体が連続したチェーンとなります。


  5. 赤で表示されたフェイスの１つをクリックすることで、ビード全体が削除されます。


  6. オイルパン上の残りのビードを削除するため、この手順を繰り返します。
    （または、defeatured_oilpan.stmodファイルを開いてモデリングウィンドウにロードすることもできます。）


解析に戻り結果を比較する

同じ設定での解析に戻り、ステップ1のベースライン解析の結果と比較します。

  1. 構造リボンの解析アイコンにある解析の実行 をクリックします。


  2. 解析の実行ウィンドウのオプションを以下に示すように設定します。


  3. 要素サイズを3 mmに変更します。
  4. 共振で、共振数: 3を設定し、Load Case 1のサポートを選択します。
  5. スピード/精度が速いに設定されていることを確認します。
  6. 実行をクリックし、解析を実行します。
  7. 実行が終了したら、実行名をダブルクリックして結果を表示します。
  8. 解析エクスプローラで荷重ケースに共振を選択し、レビューします。
    注: ビードが削除された場所におけるローカルな共振形状は1076 Hzから693 Hzに下がっています。


トポグラフィー最適化の実行

次に、設計領域を定義し、トポグラフィー最適化を実行します。

  1. ベースパートを右クリックしてコンテキストメニューを開き、設計領域を選択します。


  2. 構造リボンの最適化アイコンにある最適化実行 をクリックします。


  3. 最適化の実行ウィンドウのオプションを以下に示すように設定します。


  4. 実行タイプにトポグラフィーを選択します。
  5. 目標に剛性の最大化を選択します。
  6. ビードビードオプションを以下のように設定します：
    • 最小幅：3mm
    • 抜き勾配：60 deg
    • 最大深さ：3mm
  7. 周波数制約に周波数を最大化を選択し、Load Case 1のサポートを使用します。
  8. スピード/精度に速いを選択します。
  9. 実行をクリックして最適化を実行します。
  10. 実行が終了したら、実行名をダブルクリックして結果を表示します。
  11. 形状比較において、共振1は、オリジナルのパートより低いビード高さで1290 Hzにあがっています。


    注: 異なるビードオプションパラメータとビードパターンで実行を複数回行うことによって、トポグラフィー最適化の結果のより深い理解に役立ちます。これは、追加の形状結果から与えられるキーとなる領域に焦点をあて、一般にトポロジー最適化によってもたらされる断面係数の向上につながります。

ビードパターンの適用、モデルの再実行と再計算

直線、同心円、放射状のビードパターンは、製造上の理由あるいはその他の理由によって、必要となることがあります。これらのビードパターンは、ビードパターンツールを使用して適用できます。

  1. 形状比較において、設計領域に切換を選択します。


  2. 構造リボンのビードパターンツールを選択します。


  3. 直線ツールを選択します。


  4. オイルパンのベースを選択します。
  5. 対称面を以下のように設定します。ビードの方向を変更する必要がある場合は、マイクロダイアログの90度回転 アイコンをクリックします。


  6. 前と同じパラメーターを使用してトポグラフィー最適化を再実行します。


  7. 前と同じパラメーターを使用してトポグラフィー最適化を再実行します。
    注: 指定されたベクトルに沿った直線ビードを確認します。また、共振1が1176 Hzであることを確認します。これは、ベースライン結果よりも良く、最初の最適化実行よりは高くなっています。


  8. 形状比較の解析ボタンをクリックして、生成した形状を解析します。


  9. 実行が終了したら、実行名をダブルクリックして結果を表示します。