INAS Blog

Optimizare Topologică cu ANSYS 18.0

ANSYS 18.0

Începând cu versiunea 18.0, ANSYS pune la dispoziția clienților modulul de Optimizare Topologică. Acesta este disponibil pentru licențele DesignSpace, Mechanical Pro, Mechanical Premium și Mechanical Enterprise.

Este orientat în primul rând spre tehnologiile de prelucrare aditivă, dar oferă un uriaș potențial și clienților care dezvoltă produse prin injecție, turnare, forjare, matrițare printr-o distribuție foarte eficientă a materialului. De asemenea oferă informații valoroase pentru operațiile de prelucrare ulterioare care se realizează prin îndepărtare de material.

Accesarea sistemului de optimizare topologica

Modulul de Optimizare Topologică se accesează plasând “Topology Optimization” din “Analysis Systems” peste celula “Solution” a unui sistem Static Structural sau Modal.

Modulul “Topology Optimization” în panoul Workbench

Modulul “Topology Optimization” în panoul Workbench

Legând sistemul de Optimizare Topologică la un Sistem Static Structural sau Modal introducem un nou obiect "Toplogy Optimization" în proiect.

Obiectul “Topolgy Optimization”

Obiectul “Topolgy Optimization”

Definirea problemei de optimizare

Astfel la obiectul "Toplogy Optimization" sunt adăugate implicit următoarele secțiuni:

  • Analysis Settings: Setări de solver
  • Solution Selection: Indică sistemul de analiză din amonte
  • Optimization Region: Definește regiunea din care se exclude material
  • Response Constraints: Definește limitele pentru masă sau volum, sau tensiunea maximă în timpul optimizării
  • Objective: Definește obiectivul optimizării, cum ar fi maximizarea rigidității sau maximizarea frecvențelor naturale.

Anterior optimizării propriuzise, se pot folosi analize statice structurale sau modale, iar în ceea ce privește contactele, acestea sunt liniare (Bonded).

Ca funcții obiectiv se pot defini:

  • Maximizarea rigidității (Minimize Compliance) pentru încărcări simple sau multiple
  • Maximizarea uneia sau mai multor frecvențe naturale
  • Minimizarea masei
  • Minimizarea volumului.

Se pot impune următoarele constrângeri:

  • Masa
  • Volum
  • Tensiune von Mises
  • Deplasări (Beta)
  • Frecvenţe naturale

Studiul topologic oferă posibilitatea de a impune și constrângeri de fabricație

  • Mărimea minimă a componentului (Minimum Member Size)
  • Mărimea maximă a componentului (Maximum Member Size)
  • Direcția de extrudare (Pull Out Direction) (Beta)

Dimensiunea minimă a membrilor poate fi privită atât ca o constrângere tehnologică, dar și ca un filtru numeric pentru a asigura o dimensiune adecvată a elementelor pentru a surprinde cât mai precis cele mai mici detalii geometrice ale designului optimizat.

Solutionarea problemei de optimizare

Clic dreapta pe obiectul “Solution” sub “Topology Optimization” și selectăm "Solve".

Comanda “Solve” din modulul “Topology Optimization”

Obiectul “Topolgy Optimization”

Avem diferite posibilități de a monitoriza progresul soluției cum ar fi “Solver Output” și “Response Convergence” sub formă de diagrame de monitorizare a obiectivelor și constrângerilor.

Acestea sunt accesibile din “Details view of Solution Information”.

Monitorizarea soluției de optimizare

Monitorizarea soluției de optimizare

Postprocesarea rezultatelor studiului topologic

Se pot vizualiza și inspecta densitățile topologice nodale (implicit) sau pe elemente. Valorile densității topologie variază de la  0 la 1. Valorile mai mari indică faptul ca materialul trebuie păstrat, valorile mai mici indică zonele cu material care poate fi înlăturat.

Densitate topologică obținută în urma optimizării

Densitate topologică obținută în urma optimizării

Validarea designului

Mai întâi, trebuie ca să ne asigurăm că opțiunea “Export Topology (STL File)” are valoarea “Yes”.

Opțiunea “Export Topology (STL File)” setată la valoarea “Yes”

Opțiunea “Export Topology (STL File)” setată la valoarea “Yes”

Apoi lansăm sistemul de validare a designului din celula de rezultate a optimizării topologice.

Lansarea sistemului de validare a designului

Lansarea sistemului de validare a designului

Un duplicat al sistemului inițial este creat și plasat după sistemul “Topology Optimization”.

Sistemul de optimizare topologică urmat de cel de validare

Sistemul de optimizare topologică urmat de cel de validare

Se stabilește o legătură de transfer de date între celula de rezultate a sistemului de optimizare topologică și celula “Geometry” a sistemului de validare a designului (sistemul C). Fișierul STL al geometriei optimizate, precum și modelul CAD original, sunt transferate în celula “Geometry” a sistemului de validare.

Fișierul STL importat nu este potrivit pentru efectuarea analizei de validare. Acesta trebuie transformat într-o geometrie solidă în SpaceClaim care pune la dispoziție o gamă largă de instrumente de editare.

În acest sens se utilizează comenzile grupate sub tabul “Facets”. Utilizarea acestor comenzi necesită o licență separată.

Tabul “Facets ” din SpaceClaim cu comenzile specifice editării fișierelor STL

Tabul “Facets ” din SpaceClaim cu comenzile specifice editării fișierelor STL

După ce geometria a fost transformată din STL în solid, pornim Mechanical cu dublu-clic pe celula “Model” a sistemului de validare.

Pornirea sistemului de validare

Pornirea sistemului de validare

La pornire, modelul original CAD este înlocuit cu noul model solid optimizat.

Asociativitatea tuturor atributelor de definire a problemei de optimizare, este pierdută.

Proprietățile materialelor, condițiile la limită, încărcările, mărimea elementelor vor trebui să fie reaplicate.

Sistemul analizei de validare

Sistemul analizei de validare

Soluționăm și inspectăm rezultatele pe designul optimizat pentru a stabili dacă obiectivele de proiectare au fost atinse. Pentru aceasta vor fi comparate rezultatele pe modelul original și cel optimizat.

Rezultatele analizei de validare

Rezultatele analizei de validare

 

Despre ANSYS, Inc.

Înființată în anul 1970, compania ANSYS Inc., ajunge în scurt timp una dintre cele mai puternice companii dedicate dezvoltării de produse software pentru simulare, produse ce sunt folosite astăzi de către inginerii din întraga lume în diverse industrii. Compania iși concentrează eforturile în vederea dezvoltării unor soluții deschise, foarte flexibile, care să permită utilizatorilor analizarea produselor direct pe calculator, fără a mai fi nevoie de prototipuri, și furnizează o platformă pentru dezvoltarea rapidă, eficientă și cu costuri scăzute a produselor, începând cu etapa de design și terminând cu cea de testare și validare. Compania, împreună cu rețeaua globală de distribuitori autorizați, furnizează clienților atât produsele ANSYS cât și suport tehnic și instruire în utilizare. Având sediul central în Canonsburg, Pennsylvania, SUA, și mai mult de 40 de locații strategic amplasate în toată lumea, cu aproximativ 1.400 angajați, ANSYS Inc. împreună cu toate companiile subsidiare ei, distribuie produsele ANSYS printr-o rețea de distribuitori autorizați în mai mult de 40 de țări. Pentru mai multe informații vă invităm să vizitați www.ansys.com.

 

Despre INAS

Prezentă pe piaţa de profil din România încă din anul 1991, INAS S.A. este astăzi unul dintre principalii furnizori de soluţii CAD/CAM/CAE/PLM şi servicii conexe, pentru industria românească. Încă de la înfiinţare, INAS s-a remarcat prin orientarea constantă către client şi prin preocuparea de a introduce pe piaţă produse software complete şi inovative care să răspundă celor mai exigente cerinţe ale utilizatorilor săi.

Având şi o bogată experienţă practică, acumulată ca urmare a colaborărilor cu parteneri de prestigiu atât din industria românească cât şi din străinătate, specialiştii INAS furnizează consultanţă tehnică de specialitate în domeniul ingineresc, respectiv servicii de proiectare şi analiză, pentru o gamă largă de domenii industriale, de la construcţia de autovehicule şi maşini grele la industria nucleară şi apărare.

 

Înapoi