Цели оптимизации топологии варьируются от отрасли к отрасли: например, при строительстве следует экономить материал при строительстве мостов или зданий. В автомобильной разработке акцент часто делается на улучшении динамических свойств. Авиационная и космическая техника в основном сводятся к сокращению количества необходимого топлива. Чтобы поддержать реализацию всех этих целей, Ansys интегрировала первые функции для оптимизации топологии в версии 17.
Оптимизация топологии в строительной механике
С математической точки зрения цель структурно-механических применений состоит в том, чтобы итеративно минимизировать гибкость модели для заданного количества материала, эффективно максимизируя жесткость. Для этого необходимы бесплатные изменяемые параметры. При оптимизации топологии каждый элемент модели конечных элементов (FEM) представляет такой свободный параметр. Этот параметр (псевдоплотность) описывает, необходим ли элемент в области проектирования (псевдоплотность 1) или им можно пренебречь (псевдоплотность 0).,
Картинная галерея
Картинная галерея с 7 картинками
Однако одного этого недостаточно, поскольку необходимо учитывать ряд других аспектов. Например, без ограничений или методов фильтрации иногда можно создавать структуры, которые имеют рисунок в виде шахматной доски и, таким образом, приводят к искусственно высокой, но нереалистичной жесткости. Решение также сильно зависит от тонкости выходной сети. Поэтому используются элементы более высокого порядка, а также методы фильтрации для значений чувствительности или плотности. Чтобы избежать перфорированных структур, в математическое решение вставляются дополнительные условия, так что, например, требуется минимальный размер накопленного материала (минимальный размер элемента).
Другие необязательные ограничения
В дополнение к стремлению создать максимально жесткую конструкцию, она не должна превышать, насколько это возможно, глобальную или локальную напряженность. Это чрезвычайно важно для создания структур, которые уже отвечают требованиям прочности после первого запуска оптимизации. Напряжение и жесткость часто противоречат друг другу. Внедряя соответствующие ограничения, например, ограничивая глобальное натяжение до определенного значения, можно также найти структуры, которые удовлетворяют обоим требованиям.
Во многих случаях производственные ограничения также должны быть приняты во внимание. Потому что оптимизированный проектный проект не имеет большого значения, если он не может быть реализован с точки зрения технологии производства. Примерами этого являются поднутрения во время фрезерования, направления вытягивания во время литья под давлением, которые необходимо учитывать, или необходимость экструдируемой геометрии. Кроме того, вышеупомянутый минимальный размер для накопления материала должен соблюдаться, чтобы образовались не слишком тонкие распорки.
Для решения нелинейных задач должны быть реализованы дополнительные функции для оптимизации топологии, например, чтобы учесть нелинейные контакты или большие деформации. Последние встречаются, помимо прочего, в расчетах сбоя. В области динамики собственные частоты часто необходимо максимизировать, поэтому важно обращать внимание на смену режимов (переключение режимов). Особые ограничения также должны быть введены для оптимизации топологии в анализе потери устойчивости, так чтобы изгибы или перегибы появлялись только на оптимизированном компоненте при очень высоких нагрузках.
Содержание статьи:
- Страница 1: На пути к лучшему легкому дизайну
- Страница 2: Оптимизация топологии для аддитивного производства
Следующая страница
Файлы статей и ссылки на статьи
Ссылка: Больше новостей об оптимизации топологии