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).

[AlexKaz 1 823]

del

Изменено 25 марта 2020 пользователем AlexKaz

[ANT0N1DZE 178]

8 минут назад, AlexKaz сказал:

В гугле поиск по слову "Topologу optimization" + требуемый CAD/CAE-пакет

Там из близкого есть только лишь ручное аппроксимирование полученной оптимизированной геометрии балками и последующая проверка. А тут вопрос именно в том, чтобы софт выплевывал уже балочную геометрию, состоящую из заранее заданных видов балок

12 минут назад, AlexKaz сказал:

APDL-скрипт для удаления бесполезных конечных элементов в тестовом кронштейне

ну тоже не то, интересен переход к другим видам элементов, причем еще и без самопересечений конструкции

[karachun 2 038]

@ANT0N1DZE После оптимизации геометрия получиться мало подходящей для разбиения на балки. Даже если результат и будет состоять из тонких стержней, то они все равно не будут кривыми и с переменным сечением. Вообще похоже на поиски большой красной кнопки - попытка выкинуть технолога из проекта.

Если так подумать - то задача намного шире. Можно пока забыть о оптимизации - есть трехмерная геометрия которую нужно представить в виде балок.

[soklakov 1 475]

14 минут назад, ANT0N1DZE сказал:

А тут вопрос именно в том, чтобы софт выплевывал уже балочную геометрию, состоящую из заранее заданных видов балок

а вот представьте... солид конструкция из которой вырезаем... ну, допустим, куб со стороной 1 м. нижняя грань закреплена. в одной из верхних вершин приложена сила. какой результат должна выдать программа?

[ANT0N1DZE 178]

11 минут назад, karachun сказал:

После оптимизации геометрия получиться мало подходящей для разбиения на балки

Да, в этом и дело

7 минут назад, soklakov сказал:

какой результат должна выдать программа?

Нечто вроде тетраэдра

[ak762 313]

@karachun  а откуда картинка? явно PR  софта не озаботились что геометрия  проушины что справа красная, после  оптимизации  должна отличаться от синей что слева, а не быть симметричной

[karachun 2 038]

@ak762 Это скорее всего контур перемещения.

https://www.comsol.com/blogs/performing-topology-optimization-with-the-density-method/

[Борман 2 376]

Слухи у чудодейственном свойстве топологической оптимизации сильно преувеличены. Я не говорю, что она неправильна или не нужна в реальном проектировании... просто слухи преувеличены.

[soklakov 1 475]

1 час назад, ANT0N1DZE сказал:

Нечто вроде тетраэдра

из какого профиля?

[DrWatson 128]

6 minutes ago, Борман said:

Слухи у чудодейственном свойстве топологической оптимизации сильно преувеличены. Я не говорю, что она неправильна или не нужна в реальном проектировании... просто слухи преувеличены.

Так в принципе можно о чем угодно сказать :)

Лет 10-15 назад уже стало вполне доступным найти и приобрести углепластиковую или стеклопластиковую ткань. Много разговоров было что сейчас у всех будут как минимум карбоновые крышки капотов и багажники. А по факту оказывается что процесс изготовления длительный, сложный, есть куча нюансов и тонкостей. Плюс ровные руки много значат и наличие оборудования.

Топологически оптимизированные детали кстати уже вполне успешно применяются в автомобилестроении. 

Это нормальный процесс, пока с технологией не знакомы близко, полагают на нее какие-то преувеличенные надежды. А с пониманием возможностей и ограничений становится рядовым инструментом.

 

[Борман 2 376]

6 минут назад, DrWatson сказал:

Это нормальный процесс, пока с технологией не знакомы близко, полагают на нее какие-то преувеличенные надежды. А с пониманием возможностей и ограничений становится рядовым инструментом.

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

[DrWatson 128]

Just now, Борман said:

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

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 ))

 

[Борман 2 376]

6 минут назад, DrWatson сказал:

в последние пару лет

Я игрался в нее еще в 2007 году в Altair OptiStruct. Версия 6.0 кажется была. Там как раз в хелпе той версии была задача ТС. Из куска железа вырубить балочный мост.

[karachun 2 038]

Такие оптимизированные конструкции получаются не технологичными.

Выигрыш в весе перекрывается затратами на литье, фрезеровку, 3Д печать и на само проектирование. Простую втулку можно запроектировать по справочнику машиностроителя а для топологически оптимизированной нужен целый МКЭшник с мотором рабочей станцией.

Вот и получается что пока это пока оправдано в авиации, ракетостроении и прочих наукоемких сферах.

Плюс ко всему - топологически оптимизированные конструкции плохо работают если нагрузка действует по нерасчетному направлению - по этому направлению материал в первую очередь и удаляется.

[Борман 2 376]

4 минуты назад, karachun сказал:

Плюс ко всему - топологически оптимизированные конструкции плохо работают если нагрузка действует по нерасчетному направлению

Да. И как это водится, нагрузке абсолютно наплевать, что вы там напроектировали. 

[AlexKaz 1 823]

8 часов назад, ANT0N1DZE сказал:

 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).

Может немного не в тему, но есть строительный софт. Например, в WolsinkFramework предлагается немного другой подход. Есть исходная конфигурация системы из узлов и протянутых между ними балок и, например, несколько вариантов нагрузок, или несколько вариантов профилей балок. Затем следует расчёт и юзер смотрит по всем расчётным вариантам оптимальный для себя вариант. Если что-нибудь в конструкции ему не нравится - буквально в несколько кликов можно конструкцию изменить: разбить на доп.балки, сдвинуть узлы и т.п. На мой взгляд, получается сильно быстрее чем в каком-нибудь классическом ансисе или CalculiX. Про прочий не строительный софт (WB, SW) могу сказать, что в них скорее задолбаешься менять конструкцию.

[soklakov 1 475]

11 часов назад, Борман сказал:

Я игрался в нее еще в 2007 году в Altair OptiStruct. Версия 6.0 кажется была. Там как раз в хелпе той версии была задача ТС. Из куска железа вырубить балочный мост.

как уже было сказано: взрывной интерес к топологической оптимизации обусловлен насрастающими возможностями 3д-печати. в 2007-м много 3д-принтеров было?

а так-то топологическая оптимизация известна с 80-х, кажется. ничего принципиально не поменялось, только кнопкок больше для разных случаев нагружения и различных технологических ограничений.

[karachun 2 038]

@soklakov Не 3Д печатью единой. На форуме была тема, в которой делились опытом производства больших ведущих колес для ремонта экскаватора или чего-то похожего. Там на ЧПУ из пенопласта сделали выплавляемую модель, отлили заготовку и потом на том же ЧПУ расточили посадочное отверстие, шпонпаз и довели геометрию зубьев. Вышло практически без отходов и без мехобработки.

Но там все получилось благодаря ЧПУ, а ЧПУ есть не у всех. Без него все было бы грустно. Или пустить 70% заготовки в стружку или лепить выплавляемую модель вручную.

Изменено 26 марта 2020 пользователем karachun

[soklakov 1 475]

3 минуты назад, karachun сказал:

Не 3Д печатью единой.

Литье сильно ограниченнее по возможностям. Не думаю, что наличие отдельных успехов создает тренд. Именно доступ к произвольной форме дает дорогу топологической оптимизации в полный рост. А залить можно не всё. Оно и у печати ограничения есть, но именно она все-таки создала тренд, как мне кажется.