解析概要
Altair Inspireを使用し、補強リブの形状最適化を行った事例です。パラメトリックモデリング機能および設計探索機能を利用することで、形状の寸法をパラメータ化し最適化の設計変数として設定することが可能です。本事例では、自動車部品に内圧を作用させた時、モデルに発生する最大変位が小さく、モデルの質量が小さくなるような補強リブの最適形状を求めています。
解析モデル
モデル形状と解析条件を図1に示します。
図1：解析モデル
設計変数の設定
目的関数と設計変数を表1に示します。本事例では目的関数を「質量を最小化」および「モデル内の最大変位を最小化」とした多目的最適化を実施します。
表1：目的関数と設計変数の設定
リブの高さの変化
リブの高さが下限値および上限値の時のモデルの状態を図2に示します。
図2：リブの高さが下限値および上限値の時のモデル図
リブの数の変化
リブの数が下限値および上限値の時のモデルの状態を図3に示します。
図3：リブの数が下限値および上限値の時のモデル図
計算結果
InspireではソルバーとしてSimSolidを選択できるため、高速に解分布を得ることができます。本事例で使用した計算機のスペックを表2に示します。2ケース同時実行で200ケースの計算を実行し、計算時間は合計で1時間56分となっています。自動車部品の質量と最大変位の関係を図4、各設計変数と最大変位の関係を図5に示します。図4から自動車部品の質量と最大変位はトレードオフの関係にあることが分かります。図5では各設計変数が最大変位に与える影響が分かります。リブの高さについて着目すると、リブの高さが10 mmの場合は最大変位が25 mmのケースがありますが、リブの高さが20 mmの場合は最大変位がどのケースでも10 mm以下となっています。このことから、今回の事例では、リブの高さが変位に対して大きな影響を与えることが分かります。最適形状の例として、最大変位5mm以下で自動車部品の質量が一番小さいケースの変位コンター図と各設計変数の値を図6に示します。
表2：計算機のスペック
図4：自動車部品の質量と最大変位の関係
図5：各設計変数と最大変位の関係
図6：最適形状の計算結果の例
