Jump to content

Все о топологической оптимизации в Femap


Recommended Posts

Всех приветствую. Так как я занимаюсь топологической оптимизацией в пакете Femap with Nastran, то у меня иногда возникает достаточно много вопросов, поэтому, чтобы не создавать миллион тем для каждого вопроса отдельно, создаю данный пост, в котором, как я вижу, можно собрать все вопросы и ответы касательно как теоретической части топологической оптимизации, так и ее реализации в выше названном пакете. Мне кажется, это поможет собрать всю информацию, касательно данного вопроса в один пост, чтобы не искать по всему форуму или даже интернету ответы на интересующие вопросы.

Соответственно, у меня снова возникло пару вопросов. Есть модель кессона крыла (говорю сразу, предоставить не смогу – коммерческая тайна), необходимо оптимизировать нервюры (пару штук). Модель построена плоскими конечными элементами, необходимо произвести именно оптимизацию топологии. Перво-наперво действовал проверенным методом, минимизировал податливость (использовал следующие настройки):

Скрытый текст

Compliance_Settings.png

Ограничением для данной оптимизации являлась масса (50% от исходной массы оптимизируемых нервюр):

Скрытый текст

Compliance_Settings_1.png

Следовательно, получил ожидаемый результат:

Скрытый текст

Compliance.png

Решил я воспользоваться и протестировать другие настройки и минимизировать вес оптимизируемых нервюр:

Скрытый текст

Weight_Settings.png

Использовал при этом следующие ограничения (2 из 4 любые, либо 1 и 2, либо 3 и 4, в данном случае они идентичны):

Скрытый текст

Weight_Settings_1.png

Но тут получил результат совершенно пока мне не понятный. Даже не понятно, от чего результат зависит, какой вообще метод используется, чтобы получилось это:

Скрытый текст

Test_weight.png

Далее решил воспользоваться объемом:

Скрытый текст

Volume_Settings.png

Ограничения на напряжения аналогичные предыдущему случаю. Вышла снова чертовщина:

Скрытый текст

Test_volume.png

Так вот, вопрос в том, а как правильно данными настройками пользоваться, чтобы они работали корректно? Чего не хватает? Количества циклов, условий, ограничений? Тут же недавно был пост под оптимизацию для двух случаев нагружения одновременно. При использовании двух SubCase выдает такой же результат. Плюс в SubCase не дает выбрать массу как ограничение, даже если и стоит минимизация податливости.

Также следующий вопрос уже чисто теоретический. Насколько можно верить выдаваемым напряжениям после оптимизации?

Скрытый текст

Stress.png

На третьем скриншоте (если считать по порядку сверху вниз в посте) серым показана плотность почти нулевая, 10-6, соответственно методу SIMP, жесткость такого элемента также близка к нулю (но не ноль, что важно). Так вот, элемент в матрице жесткости остался, но жесткость его близка к нулю, и вопрос в том, какое влияние такие элементы оказывают на результирующее напряженное состояние?

P.S. По мере поступления вопросов пост будет дополняться.

Link to post
Share on other sites


UnPinned posts

Поднимаю тему, прошу помочь, так как сам уже не понимаю, куда копать. Все те же вопросы и для спектра нагрузок из данной темы. Как бы не пробовал, получается бред, примерно как на скриншотах выше, для минимизации веса и объема. Прошу, пожалуйста, помочь.

Link to post
Share on other sites
  • 2 weeks later...
_Alexandr_

В Femap'e топологическая оптимизация кривая, и практически не развивается. Если нужен результат, обрати внимание на продукты Altair Inspire, Altair HyperWorks или Autodesk Fusion360. 

Link to post
Share on other sites
  • 1 month later...
Denis Vydrin

Приветствую! Не знаю насколько вовремя я лезу в эту тему, но тема оптимизации мне какое-то время была интересна.

Так вот. Несколько лет назад, еще студентом, пытался решить подобную задачу под нужды одного из курсовых проектов. Суть там была в минимизации массы за счет ограничений по массе и по перемещениям в указанных узлах (по сути по жесткости конструкции). Из опыта той работы было получено, что ограничения по напряжениям в большинстве случаев показывали подобные неравномерные поле распределения плотности как и у тебя. Смысл физический в них отсутствует, так как некоторые "куски с большой плотностью" просто висят в воздухе и не несут какой-либо нагрузки на себе. Также, задача с ограничениям по напряжениям намного дольше считалась по непонятным мне причинам. Возможно решение было на границе достаточно большой целевой функции или дополнительные операции добавляли времени на расчет.

Причины подобных диаграмм плотности мне до сих пор не известны. С точки зрения матана и оптимизации есть предположение, что было найдено подобное решение в одном из локальных минимумов для целевой функции, которая имеет свои нюансы. Возможно, от постоянного пересчета напряжений по перемещениям в узлах, ограничения на функцию формы излишне на нее повлияли. Предполагаю, что подобные проблемы разработчики решателя учли и эта идея ошибочна.

Во всяком случае, можно попробовать способ, который предложил один коллега. Можно задать дополнительное ограничение на производство детали (manufacturing constraints), в котором можно задать направление печати под аддитивку (additive manufacturing). Возможно это ограничение отсечет "плохие" минимумы целевой функции и даст приемлемый результат. Можно поиграться с разными направлениями, границами, ограничениями и сравнить результаты.

В случае моей работы я варьировал параметры на ограничениям по перемещениям и в конечном итоге получил вменяемый результат, который даже смог удовлетворить требования прочности без конкретного их задания (ограничения на напряжения). 

Касаемо реальности любых результатов по оптимизации хочется отметить, что воспринимай их не как что-то физичное и обоснованное твоими ограничениями, а как что-то математическое. Это математематизированный результат поиска минимума функции, которая строится над уже математизированной моделью со всеми своими вытекающими. Но важно отметить, что данный вывод не приводит к тому, чтобы оптимизацию не использовать в своей практике! Просто нужно практиковаться в решении подобных задач и копаться в математике в том числе. 

Link to post
Share on other sites

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.
Note: Your post will require moderator approval before it will be visible.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Paste as plain text instead

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.

  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.




  • Сообщения

    • Maklay
      а можно и мне пост на dnm500?
    • SAPRonOff
      3D-манипулятор с типом "список"
    • kkk
      Смотрел тут видео, где человек вставляет панели по трем точкам. И у него там на каждой панели присутствуют сферы, при нажатии на которую производится модификация положения либо размеров панели (в зависимости от нажатой сферы). Честно говоря так и не понял как это сделано. На манипулятор не похоже, на коннектор вроде тоже (хотя с коннекторами еще особо не разбирался). Может кто подскажет, как это сделано?     
    • Кварк
      Некоторая странность при расчете появилась: при изменении параметров одна из выходных величин перестала значительно меняться. То ли изменение конструкции к этому привело (тогда хорошо),то ли что-то в расчете неправильно. Может ли кто прогнать у себя расчет? Надо порядка 12Гб оперативки. ЭГР для статьи.SLDASM
    • 3Dmill
      Уважаемые, было бы вам известно  FMS3000 работает под PC-DOS 7.0 , а она 16 разрядная система и FAT32 уже не видит,  так что форматируйте под FAT16 и работайте.
    • MCH218
      SW только совпадение предлагает прямой с дугой, пронзания нет а всё получилось
    • Maik812
      Почитал, куйня полная а не система. Ручками заполнять нужно все! Спасибо класс!
    • Chardash
    • ak762
      я бы прислушался этого совета на месте ТС
    • maxx2000
      Ага, значит а тут вдруг ни с того ни с сего взяли и угробили в  не интеллектуальной печи. Хватит уже оправдываться, тем более от тебя этого никто не ждёт. Половина страны на кухне и балконе работает и всё у них получается.
×
×
  • Create New...