Untersuchen Sie anhand einer Topologie-Studie die Konstruktionsiterationen einer Komponente, die ein bestimmtes Optimierungsziel und geometrische Zwangsbedingungen erfüllen.
Verfügbar in SOLIDWORKS Simulation Professional und SOLIDWORKS Simulation Premium.
Bei einer Topologie-Studie wird die nichtparametrische Topologie-Optimierung von Teilen vorgenommen. Angefangen mit einem maximalen Konstruktionsraum (der die maximal zulässige Größe für eine Komponente darstellt) und unter Berücksichtigung aller angewendeten Lasten, Einspannungen und Zwangsbedingungen soll mit der Topologie-Optimierung durch Umverteilung des Materials ein neues Material-Layout innerhalb der Begrenzungen der maximal zulässigen Geometrie erzielt werden. Die optimierte Komponente erfüllt alle erforderlichen mechanischen und Fertigungsanforderungen.
Beispielsweise können Sie Festigkeit und Gewicht eines Teils für den Öffnungsmechanismus einer Motorhaube optimieren, wie unten in blau gezeigt (Bild mit freundlicher Genehmigung von Ring Brothers LLC).
Anhand einer Topologie-Studie können Sie als Konstruktionsziel aufstellen, das beste Steifigkeit-Gewicht-Verhältnis zu finden, die Masse zu minimieren oder die maximale Verschiebung einer Komponente zu reduzieren.
Fangen Sie mit dem Ziel für Bestes Steifigkeit-Gewicht-Verhältnis an, um eine anfängliche optimierte Form für die Komponente zu erreichen.
Zusätzlich zum Optimierungsziel definieren Sie Konstruktionszwangsbedingungen, um sicherzustellen, dass die erforderlichen mechanischen Eigenschaften erfüllt werden, z. B. maximale Durchbiegung und Masse, und dass die Anforderungen für das Herstellungsverfahren befolgt wurden. Für eine erfolgreiche Ausführung einer Topologie-Studie muss der Konstruktionsvorschlag, der durch den iterativen Optimierungsprozess erreicht wird, alle eingegebenen strukturellen und Fertigungsanforderungen erfüllen.
Wählen Sie im PropertyManager Studie die Option Topologie-Studie aus.
Zum Einrichten einer Topologie-Studie definieren Sie Folgendes:
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Größtmögliches Modell
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Wählen Sie einen einzelnen Körper aus, um die Topologieoptimierung durchzuführen. Die ursprüngliche Geometrie des Körpers wird als das größtmögliche Modell referenziert.
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Ein Ziel
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Das Optimierungsziel steuert die mathematischen Formeln des Optimierungsalgorithmus. Klicken Sie mit der rechten Maustaste in der Struktur einer Topologie-Studie auf Ziele und Bedingungen. Wählen Sie im PropertyManager Ziele und Bedingungen eine der Optimierungszielvorgaben aus: Bestes Steifigkeit-Gewicht-Verhältnis, Masse minimieren oder Maximale Verschiebung minimieren. Wenn Sie Bestes Steifigkeit-Gewicht-Verhältnis auswählen, versucht der Algorithmus, die globale Übereinstimmung des Modells zu minimieren, die ein Maß für die Gesamtflexibilität ist (Kehrwert der Steifigkeit). Die Übereinstimmung wird durch die Summe der Dehnungsenergie aller Elemente definiert.
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Zwangsbedingungen
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Die Lösungen für den Konstruktionsraum werden durch Zwangsbedingungen eingeschränkt. Dabei werden Grenzwerte für Folgendes auferlegt: Prozentsatz der zu entfernenden Masse, Leistungsziele für die Spannungen (FOS), Verschiebungen oder Eigenfrequenzen, die in Ihrem Modell beobachtet werden. Im PropertyManager Ziele und Bedingungen definieren Sie die Optimierungsbedingungen. Die Zwangsbedingungstypen, die aufgrund des von Ihnen ausgewählten Ziels angewendet werden können, werden auf der Benutzeroberfläche gefiltert.
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Beibehaltene Bereiche
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Dies sind Modellbereiche, die vom Optimierungsprozess ausgeschlossen sind und in der endgültigen Form beibehalten werden. Die geometrischen Elemente, auf die Lasten und Einspannungen angewendet werden, werden standardmäßig beibehalten. Um die Bereiche auszuwählen, die von der Optimierung ausgeschlossen sein sollen, wechseln Sie zu . Um weitere Flächen auszuwählen, die beibehalten werden sollen, klicken Sie mit der rechten Maustaste auf Fertigungsrestriktionen und wählen Sie Beibehaltenen Bereich hinzufügen aus.
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Fertigungsrestriktionen
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In den Fertigungsprozessen durchgesetzte geometrische Zwangsbedingungen sorgen dafür, dass das optimierte Teil herstellbar ist. Klicken Sie mit der rechten Maustaste auf Fertigungsrestriktionen und definieren Sie die erforderlichen Steuerelemente wie Entformungsrichtung, Dickensteuerung oder Symmetriesteuerungen. Im PropertyManager Entformungsrichtung können Sie auch eine Stanz-Zwangsbedingung anwenden, um Bohrungen entlang der Dicke eines Teils zu erstellen. Mit den Symmetriesteuerungen setzen Sie Halbsymmetrie, Viertelsymmetrie oder Achtelsymmetrie für die optimierte Form der Komponente durch.
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Je nach den Einstellungen für Optimierungsziel, Fertigungsrestriktionen, Netz, Lasten und Randbedingungen ergibt sich beim Optimierungsprozess eine akzeptable Konstruktion, die eine Ableitung des ursprünglichen maximalen Konstruktionsraums darstellt.