Топологическая оптимизация

Топологическая оптимизация – это синтез формы и внутренней структуры изделия с оптимальным распределением материала в заданном ограниченном пространстве (пространстве проектирования) с учетом всех расчетных случаев, а также конструкционных и технологических ограничений.

Два основных подхода в проектировании при применении топологической оптимизации:

  • Синтез силовых схем (когда неизвестен облик будущего изделия)
  • Оптимизация существующих конструкций (необходимо «выжать» из конструкции максимум)

Постановка задачи топологической оптимизации в APM FEM

Для проведения топологической оптимизации необходимо определить целевую функцию и критерий (максимизация жесткости, минимизация массы), а также указать требуемые ограничения (по объему(массе), по напряжениям, по минимальной/максимальной толщине стенок, симметрия, штамповка).

Алгоритм расчета топологической оптимизации полностью идентичен любому расчету обычной модели, за исключением необходимости задания в качестве дополнительных исходных данных пространства проектирования (области, где может располагаться материал по условиям конструктивных и технологических ограничений), а также специальных параметров расчета (целевой функции и критерия, ограничений).

Результаты расчета и постобработка

В качестве результатов расчета топологической оптимизации пользователю представляется карта "Объемная доля" с возможностью визуального удаления "лишнего" материала. Полученный таким образом силовой каркас конструкции должен пройти специальную постобработку, чтобы получить новую оптимизированную 3D-модель, которая должна пройти стадию проверочного расчета, чтобы окончательно подтвердить свою работоспособность. Постобработка осуществляется либо специализированными инструментами КОМПАС-3D, либо обычными средствами моделирования в КОМПАС-3D после экспорта/импорта файла формата STL).

 

Ожидаемый эффект применения

  • 30-40% снижения массы несущих конструкций без снижения прочности и жесткости (50-70% с применением аддитивных технологий).
  • Повышение жесткости и прочности в 2 – 5 раз без увеличения массы.

Продукты