剛性の最大化

剛性の最大化は、いくつかある最適化の目標の1つであり、トポロジー、トポグラフィー、板厚、およびラティスの最適化で実行できます。

トポロジー最適化のための剛性の最大化

トポロジーの最適化を実行する際、設計領域の剛性を最大化すると、モデルにおいて最小量の変位を生成する形状が得られます。最適化の目標として剛性の最大化を選択した場合は、以下の1つ以上を指定する必要があります。
  1. 目標質量 – 推奨：最適化の実行ウィンドウを使用して適用します。
  2. 周波数制約 – オプション：最適化の実行ウィンドウを使用して適用します。
  3. 変位制約 – オプション：変位制約ツールを使用して適用します。
    注: 最適化が完了すると、剛性が最大になる最適な結果は、通常、形状比較のトポロジースライダーを中央付近（星印の近く）に置いたときに得られます。最適な結果は、すべての荷重とサポートの位置が接するポイントです。

トポグラフィー最適化のための剛性の最大化

トポグラフィーの最適化を実行する場合、設計領域の剛性を最大化すると、可能な限り最大の剛性を持つ形状が得られます。最適化の目標として剛性の最大化を選択した場合は、以下の1つ以上を指定する必要があります。
  1. ビードオプション – 最適化の実行ウィンドウを使用して適用します。
  2. 変位制約 – 変位制約ツールを使用して適用します。
  3. 振動数制約 – 最適化の実行ウィンドウを使用して適用します。

板厚最適化のための剛性の最大化

板厚最適化の実行時に、設計領域の剛性を最大化すると、屈曲に耐えるためにパートの板厚が変更されます。最適化の目標として剛性の最大化を選択する場合は、以下の1つ以上を指定する必要があります。
  1. 総目標質量 – 最適化の実行ウィンドウを使用して適用します。
  2. 変位制約 – 変位制約ツールを使用して適用します。
  3. 振動数制約 – 最適化の実行ウィンドウを使用して適用します。

ラティス最適化のための剛性の最大化

ラティスの最適化を実行する際、設計領域の剛性を最大化すると、モデルにおいて最小量の変位を生成する形状が得られます。最適化の目標として剛性の最大化を選択した場合は、以下の1つ以上を指定する必要があります。
  1. ラティス – 最適化の実行ウィンドウを使用して適用します。
  2. 目標質量 – 最適化の実行ウィンドウを使用して適用します。
  3. 振動数制約 – 最適化の実行ウィンドウを使用して適用します。
  4. 変位制約 – 変位制約ツールを使用して適用します。

例：目標質量で制約した剛性の最大化

以下に示すバイクのブラケットは、複数の異なる目標質量を使用して剛性を最大化することで、最適化されています。

全設計領域の50 ％の目標質量を使用すると、完全に連続した結果が得られます。次のステップでは、目標質量を減らして、同じように連続したパートが得られるかどうかを見てみます。



図 1. 元のモデル
図 2. 50%の目標質量
目標質量を全設計領域の30 ％に減らした場合でも、以下に示すように、完全に連続した結果が生成されます。


図 3. 30%の目標質量
ところが、目標質量を全設計領域の20%に減らした場合、最適化形状からは連続性が失われます。
図 4. 20%の目標質量

これは、得られた形状の荷重パスが正しく定義されていないことを意味します。これら3つの結果を比較すると、30%の目標質量を使用したときに、すべてのサポートと荷重の位置を接続する最小質量が得られるので、これが設計の最良の開始点になります。

注: 意味のある最適化結果を得るには、一般に、実際の負荷とサポートの値を使用する必要がありますが、強度を最大化する場合は、相対的な荷重とサポートを使用できます。