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前回のコラムでは、トポロジー最適化により軽量化形状を導出しました。
参考：【構造】Vol.4 構造最適化は設計業務でどのように役に立つの？
構造設計、形状設計を行う中で常に考慮しなければならないこととして「剛性（強度）」が挙げられます。例えば、既存の設計に対して「剛性〇％向上を実現する形状を考えたい」といったように、剛性が制約条件となる形状検討が多いのではないでしょうか。
今回は剛性向上を目的とした形状検討を行う手法として、形状最適化を学びます。
COLUMN
技術コラム
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剛性向上を実現する形状はこれ！「形状最適化」のご紹介【構造 Vol.5】
トポロジー最適化は軽量化を目指すために非常に有効な手法でした。
方向性が見えることで非常に効率的に形状検討が進みました。
今までは「モデル作り→解析結果確認→モデル修正→・・・」というループになり、
なかなか検討が前に進まないことがあったと思う。
構造最適化のメリットをよくわかっていただけたかな。
ほかにも設計では常に剛性（強度）が重要になります。
剛性向上といった制約を考慮して形状を導く方法はないのでしょうか？
剛性向上を目的とした検討をするには、「形状最適化」が必要だね。
今日はこの手法を紹介しよう！
下に出ているモデルを例に考えてみましょう！
ミーゼス応力を下げるために、剛性向上を実現する形状を調べてみよう！
はじめに、形状最適化の目的・制約・製造制約を設定しよう。
形状最適化の結果を見てみよう！
形状変動量の図から箱の内面にリブが複数できていることがわかるね。
ミーゼス応力は、52MPaまで減少したよ。
トポロジー最適化は穴がたくさん空く形状になりましたが、
形状最適化はリブのような形状が新しく作られて補強がなされました。
この違いはなぜ生じるのですか？
それは、トポロジー最適化と形状最適化は最終的な形状を導くプロセスが違うからだよ。
トポロジー最適化は基本骨格以外を削り出して形状を作るけど、
形状最適化はメッシュの節点を動かして形状を作るんだ。
形状最適化は、自由に表面形状を変えることで、
新しくリブのような形状を創り出すことができるんですね！
「形状変動が大きい箇所＝改善しうる箇所」であるという考え方で
形状の方向性についてのヒントを得ることができるんだ。
複数のリブが形成されているので、これを参考に形状の見直しをしたいと思います。
勉強になりました！
[From K. Mikuni]
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