Топологическая оптимизация балочной конструкции

[ANT0N1DZE 178]

Уже не в первый раз заинтересовал такой вопрос: а существует ли софт, который может оптимизировать начальную конструкцию, заданную как некий объем в солид элементах, в итоговую конструкцию, которая была бы построена уже в балочных элементах, в зависимости от ГУ? Возможные к использованию профили балок задавались бы изначально (а может и их материал, разный).

[ANT0N1DZE 178]

14 часов назад, soklakov сказал:

из какого профиля?

Из тех, которые были заданы. Допусти труба и швеллер конкретных размеров

[soklakov 1 475]

22 минуты назад, ANT0N1DZE сказал:

Из тех, которые были заданы. Допусти труба и швеллер конкретных размеров

я веду к мысли, что если если у Вас не получается решить однозначно эту задачу, то и программу заставить не получится. Как ей выбирать между швеллером и трубой? Конкретный размер - понятно, нужно выдержать нагрузку. Но как выбрать форму?

А может стоит взять уголок, разные уголки проще сваривать между собой. То есть оперировать не расчетными соображениями.

 

Далее можно перейти к вопросу - нужны ли промежуточные узлы-ячейки в ферме. Как программе решить это?

 

Остается только перебор вариантов и смотреть, какой лучше. Пространство параметров перестает быть континуальным и становится дискретным. Генетические алгоритмы могут помочь сократить число анализируемых вариантов. Этот подход, елси я правильно понял, был описан еще в первом сообщении @AlexKaz . По итогу - такая штука никому не нужна.

Изменено 26 марта 2020 пользователем soklakov
дубль

[ANT0N1DZE 178]

2 часа назад, soklakov сказал:

Как ей выбирать между швеллером и трубой?

Выбрать тот вариант, который выдерживает нагрузку, но при этом меньше по массе. Если подходят одинаково, то после расчета подсветить эти балки например для наглядности

2 часа назад, soklakov сказал:

нужны ли промежуточные узлы-ячейки в ферме. Как программе решить это?

Допустим, если в балке в каком-то месте действует большой момент и она не выдерживает или требует заменить ее сечение на балку с большим моментом инерции, то в этом месте можно сделать узел и подпереть другой балкой

[soklakov 1 475]

5 минут назад, ANT0N1DZE сказал:

Выбрать тот вариант, который выдерживает нагрузку, но при этом меньше по массе. Если подходят одинаково, то после расчета подсветить эти балки например для наглядности

это ж ферма. балки в основном растянуты-сжаты. все решает площадь сечения, а не его форма.

6 минут назад, ANT0N1DZE сказал:

Допустим, если в балке в каком-то месте действует большой момент и она не выдерживает или требует заменить ее сечение на балку с большим моментом инерции, то в этом месте можно сделать узел и подпереть другой балкой

вернемся к задаче с кубом. как применить эти рассуждения к ней? а ведь проще задачу сложно придумать.

[ANT0N1DZE 178]

12 минут назад, soklakov сказал:

вернемся к задаче с кубом. как применить эти рассуждения к ней? а ведь проще задачу сложно придумать.

Самое простое решение - вертикальная балка, если разрешены заделки на основании

[frei 458]

17 часов назад, DrWatson сказал:

Ее активно стали развивать в последние пару лет практически во всех CAE софтах. Стала доступнее для инженеров, плюс в производственных компаниях стали появлятся неслабые парки 3-D принтеров, а возможность качественно напечатать сложную деталь это гораздо важнее чем просто получить оптимизированную геометрию ))

 

В  2013 году на площадке grabcad General Electric провела конкурс на оптимизированную конструкцию кронштейна, допускалась 3Д печать так же

Спойлер

https://grabcad.com/challenges/ge-jet-engine-bracket-challenge

призы были норм

Спойлер

Prizes

Phase I: $1,000 for each of the TOP 10 entries
Phase II: Additional awards for TOP 8 entries from a total prize pool of $20,000 as shown below.

PHASE I, 1-10th Prize

$1,000 cash each

PHASE II, 1st Prize

$7,000 cash

PHASE II, 2nd Prize

$5,000 cash

PHASE II, 3rd Prize

$3,000 cash

PHASE II, 4-8th Prize

$1,000 cash each

 

более 600 работ прислали,

https://grabcad.com/challenges/ge-jet-engine-bracket-challenge/entries

в том числе и с топологической оптимизацией, например

https://grabcad.com/library/ge-jet-engine-bracket-challenge-25

ну и в целом мысль прогресса летела высоко и далеко

https://grabcad.com/library/tag/generalelectric

однако победил...

Спойлер

https://grabcad.com/library/m-kurniawan-ge-jet-engine-bracket-version-1-2-1

с чем его и поздравили.

Мораль сей басни такова-нужно что-то по сильнее обычных машинных алгоритмов.

Изменено 26 марта 2020 пользователем frei

[ANT0N1DZE 178]

@frei Да это уже все видели, наверное. Тут речь несколько о другом

[soklakov 1 475]

1 час назад, ANT0N1DZE сказал:

Самое простое решение - вертикальная балка, если разрешены заделки на основании

отлично)

является ли оно оптимальным, а не только простым? тетраэдр, который Вы предлагали в начале, наверняка эффективней по массе, чем консольная балка.

более того, обычная топологическая оптимизация примерно его и нарисует.

но вот потенциальная софтина, которая сразу в балках ищет ответ... непонятно, как она должна думать.

это, безусловно не значит, что когда-нибудь кто-нибудь чего-нибудь не придумает. доказать, что придумать ничего невозможно сложнее, чем придумать)

пока совершенно неясно как должна работать такая программа.

 

 варианты, которые могут сработать, уже были озвучены:

- перебирать дискретные варианты конструкции.

- писать программу, которая превращает в балки результат обычного топоопта.

 

но это ведь не то?

[ANT0N1DZE 178]

18 часов назад, soklakov сказал:

- писать программу, которая превращает в балки результат обычного топоопта.

Это, думаю, как первый шаг уже неплохо, правда тут не решен вариант с шарнирами. Возможно нужен будет второй "прогон" оптимизированной геометрии под балки

18 часов назад, soklakov сказал:

является ли оно оптимальным, а не только простым?

В зависимости от нагрузки, так-то там еще устойчивость возможно надо считать (вертикальный сжатый стержень)

 

Но в целом я понял, что ничего подобного пока не придумано

[DrWatson 128]

6 hours ago, ANT0N1DZE said:

Это, думаю, как первый шаг уже неплохо, правда тут не решен вариант с шарнирами. Возможно нужен будет второй "прогон" оптимизированной геометрии под балки

В зависимости от нагрузки, так-то там еще устойчивость возможно надо считать (вертикальный сжатый стержень)

 

Но в целом я понял, что ничего подобного пока не придумано

А применительно к чему вообще нужна такая оптимизация? Хотя бы пример конструкции если имеется, покажете?

[ANT0N1DZE 178]

14 минут назад, DrWatson сказал:

Хотя бы пример конструкции если имеется, покажете?

Мост например, или нечто такое https://ru.dreamstime.com/старая-рлс-сопровождения-параболистическое-antena-image127694576

[frei 458]

55 минут назад, ANT0N1DZE сказал:

нечто

Isotruss

[Graf Kim 217]

В 25.03.2020 в 23:03, Борман сказал:

Топологическая оптимизация появилась не вчера, но "рядовым инструментом" так и не стала. Подождем еще лет 10.

Интересно, что никто не прооппонировал. Что, никто не применяет на регулярной основе?

[DrWatson 128]

59 minutes ago, Graf Kim said:

Интересно, что никто не прооппонировал. Что, никто не применяет на регулярной основе?

По слухам, некоторые европейские концерны полным ходом используют детали, которые полученные топологической оптимизацией. Но тут все дело упирается в наличие 3-D принтеров, чтобы их печатать. Думаю, что инженеров, реально применяющих топологическую оптимизацию от концепта до готового изделия, нужно искать на иностранных рессурсах.

А ты применяешь? если да, расскажи пожалуйста )))

[Graf Kim 217]

Применяем, да. По достаточно твердолобой методике: оптимизация с производственными ограничениями - концепт - доработка - проработка - проверка. Примерно полтора года пытаемся такое внедрить, первые результаты вот сейчас добрались до стадии технологической проработки.

Пока ещё процесс не слишком совершенный, но работает. Хорошо подходит к технологиям с разнимаемыми формами - литьё, объёмная штамповка... Проектировать чисто под печать - это пока, всё-таки, баловство.

[ANT0N1DZE 178]

В 28.03.2020 в 12:03, Graf Kim сказал:

результаты вот сейчас

Можете показать?

Не по теме, но тем не менее

[Graf Kim 217]

В 31.03.2020 в 01:19, ANT0N1DZE сказал:

Можете показать?

Не по теме, но тем не менее

Если только официально протащу на какую-нибудь конференцию с разрешением от нашей СБ. Иначе обещают всяческие кары.

[ANT0N1DZE 178]

Ну хоть так