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構造設計最適化

  • 非線形問題の最適化
  • サイズの適化(パラメータ)
  • トポメトリーの適化(シェル厚さ)
  • トポグラフィックの最適化(球など)
  • メッシュ・モーフィングによるシェープの最適化
  • プレート、ソリッドのトポロジーの最適化
  • トラスのトポロジーの最適化
  • 材料特性の最適化
  • 設計空間探索(変形分析、実験計画法、レスポンス表面、...)

オグデン材料特性モデルは非線形構造の振る舞いをシミュレートする有限要素プログラムであり、頻繁に使用されます。オグデン・モデルの材料特性パラメータ値は高度な材料特性であり、依存する有限要素シミュレーションでオグデン・モデルを使用する主な目的は、オグデン材料特性パラメータ値の信頼できる評価値を見つけることです。与えられた荷重と生じる反応力の関係は混合数の実験アプローチを使用し、その材料特性パラメータを識別するために使用することができます。このアプローチの目的は正確な反応力カーブ上にシミュレートされた反応力カーブに適合することです。その計算上、最も効率的な方法は勾配に基づいた最適化戦略の使用によります。

そのような識別ルーチンはインプリメントされたFEMtoolsスクリプト(FEMtools最適化オプティマイザー・ルーチン)を使用し、また反応力カーブを計算するためにMSC.Marcを使用しました。より多くの情報は次のアプリケーション・ノートで見つけることができます。

最適化アプローチは有限要素モデリングを使用し、完全な排気装置の動的なレスポンスを調整するために使用することができます。

最適化手続きが始められる前に、FEモデルはモーダルのテスト・データを使用して更新されます。この予備のステップは最初のFEモデルの有効性を保証するために必要です。実際の最適化ルーチンは2つの反復ループから成ります。内部の反復ループは構造の動的レスポンスの変更を推定するためにモーダルの領域修正技術を使用した最適化を行ないます。このように、構造は計算上の効率的な方法で最適化することができます。しかし、モーダルの領域予測は限られたパラメータ範囲内でのみ有効です。したがって、一旦パラメータ変更がモーダル領域予測の信頼地域境界を超過すれば、外部反復ループは十分な有限要素モデルを再評価します。その後、再評価の解決策は内部反復ループで、モーダル領域予測用の改善された基礎として使用されます。

示唆された最適化アプローチは乗用車の排気装置の有限要素モデル上で例証されます。排気装置は4つの絶縁体を使用し、車体に接続されます。最適化は衝撃を緩和する要素の強堅を最適化し、設計仕様により車体の絶縁体を通して排気装置によって行なわれます。その目的は排気装置のよいNVH(雑音振動荒さ)パフォーマンスを保証することです。

アプリケーションの概観は次の論文で示されます。

  • T. Lauwagie, J. Strobbe, E. Dascotte, J. Clavier, M. Monteagudo, Optimization of the Dynamic Response of a Complete Exhaust System, presented at the International Seminar on Modal Analysis 2008 (ISMA), September 15-17, 2008, Leuven, Belgium.

その他の参照
  • T. Lauwagie, J. Strobbe, E. Dascotte, J. Clavier, M. Monteagudo, Optimization of the Dynamic Response of a Complete Exhaust System, presented at the International Seminar on Modal Analysis 2008 (ISMA), September 15-17, 2008, Leuven, Belgium.
  • E. Dascotte, Integration of FE Model Validation, Uncertainty Analysis and Design Improvement using the FEMtools Framework Toolbox, Presented at the OPTECH04 conference, May 2004, Breckenridge, Colorado.

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