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CASE

ブラケット部品の軽量化

解析タイプ:トポロジー最適化、形状最適化

複数の荷重条件下で目標変位を満たし、できる限り軽量なブラケットを設計します。
トポロジー最適化で肉抜きを行った後、形状最適化で更なる軽量化を行います。

設定条件

■荷重条件
 ケース1:左右のホール両方に下向きの力
 ケース2:左右のホールに上向きと下向きの力(ねじれ状態)
■設計領域・非設計領域
 固定部、荷重入力部(茶色箇所)は非設計領域とし、形状変化はなしとする。
■設計目標
 最大変位 0.35㎜ 未満

ステップ1:トポロジー最適化によるレイアウト検証

まずはトポロジー最適化で素性の良いレイアウトを算出します。
後工程で形状最適化で仕上げることを考えて、制約は少し甘めに設定します。


■目的
 荷重ケース1+荷重ケース2 の剛性最大化
■制約
 体積(初期形状の20%以下)

ステップ2:トポロジー最適化の結果をSOLIDWORKS Simulationで確認

HiramekiWorksは、トポロジー最適化の結果を自動でCADデータに変換することができます。
境界条件を付け直して最大変位量が目標に収まるか確認します。


■最大変位結果
 荷重ケース1:0.2877㎜
 荷重ケース2:0.0660㎜

ステップ3:形状最適化によるさらなる軽量化

トポロジー最適化で得られた形状をもとに、さらなる軽量化を目指し形状最適化を実施します。
最大変位の制約はトポロジー最適化形状のシミュレーション結果と制約値(目標値)に基づき、各ケースの剛性制約値を設定します。


■目的
 体積最小化
■制約
 剛性(荷重ケース1):84%
 剛性(荷重ケース2):67%
 トポロジー最適化結果の形状からはみ出さない

ステップ4:形状最適化の結果をSOLIDWORKS Simulationで確認

HiramekiWorksは、形状最適化の結果も自動でCADデータに変換することができます。
境界条件を付け直して最大変位量が目標に収まるか確認します。


■設計目標
 最大変位 0.35㎜ 未満
■最大変位結果
 荷重ケース1:0.3493㎜
 荷重ケース2:0.0993㎜


2種類の荷重ケースで目標の最大変位を満足し、軽量化が達成できました。

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