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アルテア福岡

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  1. 検証9: 熱膨張と粘性の同時考慮は OptiStruct プラグインでできるか。 回答 できます。 検証7 と検証8 の同時適用です。MultiScale Designer で材料開発は繰り返しになるのでパパっと説明します。 で、OptiStruct では次のようにします。繊維方向だとおそらくほぼ繊維の影響しかみれないので、繊維がとおらずマトリクス中心となる Y 方向だけ動けるようにします。 なんとか粘性効果があらわれてますね。 データはこちら。 testdata.7z なにか良い検証モデルがあればぜひ教えてください。
  2. 検証8: 粘性は OptiStruct プラグインで利用できるか 回答 できます。非線形解析の解析時間をあたかも現象時間ととらえた動きをします(非線形静解析を知らない方には何のことだかわからない表現ですね)。 MultiScale Designer には、Visco-Plasticity (粘性のある塑性する材料) があります。パラメータの意味が正直良くわからないので、マニュアルに記載されていた値をそのまま使います。 ここで、2つの速度で 10% までの引張り試験をしてみました。 こんな感じで速度に応じて粘性がでます OptiStruct ではこんな風に 10% の引張り試験をします。 解析時間を 1.0 (ひずみ速度 0.1相当) と 0.01 (ひずみ速度 10相当) の2つの SS を並べてみます。MultiScale Designer で計算したときと同じ結果ですね。 検証データはこちらです。OptiStruct は解析時刻を 0.01 としたもののみ置いておきます。testdata.7z
  3. 検証7: OptiStruct プラグインで、線形熱膨張を考慮できるか 回答: できます まず、MultiScale Designer で単方向繊維の材料モデルをちゃちゃっと作ります。繊維体積率 50%, 母材の線形熱膨張係数は 5e-5, 繊維は 1e-6 としてます。 ここから、こんな異方性の線形熱膨張係数が得られます この検証では、非線形性は不要なので、Keep Elastic です。 OptiStruct 側はこんな単純に、100K 上げて自由に膨らませます。一辺は 10mm です。繊維方向には 1.5e-6[1/K]*100[K]*10[mm]=1.5e-3[mm]、垂直方向には 2.5e-5[1/K]*100[K]*10[mm]=2.5e-2[mm] と MultiScale Designer で算出した通りの結果となっています。 検証に使ったデータはこちらです。 testdata.7z
  4. 検証6: 引張と圧縮の非線形特性を変えたとき、OptiStruct プラグインは期待通りに動作するか 結論: 期待通りに動きます (v2019.1 で検証) こんな風に、Single Scale モデルで、非線形領域で圧縮の方が、引張りよりも2倍高い応力に耐えられるように設定してみました。 パラメータだと分かりにくいですが、下図のような SS カーブとなります。 OptiStruct ではこんな風な解析設定です。 結果は如何に!?まさに狙い通りの挙動をしめしました。 同じデータを試したい方はここからどうぞ。data.7z
  5. 質問: ユニットセル作成になんか失敗する 回答: HyperMesh のパスを MultiScale Designer が見つけられていません。2枚目の絵のように、HyperWorks のインストールディレクトリを教え込ませてください。
  6. 公式ブログに体裁をととのえて掲載する予定ですが、しばらく先行してこちらに掲載します。 設計要件を満たすこと自体を目的に最適化をしてみよう 始めに 何かを設計するときに、最適化を活用しようと思い立った時、設計要件と最適化のはざまで、こんなことに悩んだことはないでしょうか?例えば、設計要件が質量 1.0kg 以下、変位 1.0mm 以下であったとします。そこで、最適化の制約で、質量 < 1.0kg, 変形 < 1.0mm としました。さて、このあと何を目的にすれば良いのでしょう? 設計では、要件を満たすこと自体を目的に、設計を進めていけます。しかし最適化では、何か数値で表すことのできるものを最小化することを目的としないと、最適化が進みません。たいていの場合、質量を 1.0kg 以下に制約を掛けて、変位の最小化を目的としたり、その逆に、変位を 1.0mm 以下に制約を掛けて、質量の最小化を目的にしたりします。これはこれで最適化計算自体はうまく流れるのですが、「設計要件内に収めることが目的であって、とことん軽くしたいわけではないんだ」などと、ちょっともやっとした気持ちが残るのも事実です。 そこで今回は、あるテクニックを使って、設計要件を満たすことを目的としているかのような、最適化を紹介したいと思います。使用する最適化ソルバーは OptiStruct です。 今回のお題 今回は、下図の性能(質量 5.57E-5 ton、|変位| 2.39E-2 mm) を持つクリップの再設計をします。再設計にはトポロジー最適化を使います。 今回与えられた設計要件は、 l 質量 1.50E-5 ton l |変位| 5.50E-2 mm です。(ちなみに絶対に満たせません) 最適化の考え方 今回の課題は、設計要件を満たすことを目的としたかのような最適化を行うことです。イメージとしては、要件から一番外れている特性を、ハンマーでたたいて押し込める感じです。モグラたたきのように、飛び出したものからポコポコたたいて押し込めていきたいところです。これは最適化的に言うと、 l イタレーションごとに、質量と変位のうち、要件から一番外れているものを、最小化する ということになります。(イタレーションとは最適化の繰り返し計算のことです) ここで一つ問題があります。前述したように、質量と変位では、そもそも桁すら違うため、比較になりません。そこで OptiStruct の Objective Reference という機能を使います。Objective は最適化用語で目的値、Reference は参照、照らし合わせて比較することですので、比較することができる目的値ということになります。または直訳だと客観的参照、つまり客観的に比較できる値とも言えます。 ここで、質量 M, 上の節点の変位 Dy1, 下の節点の変位 Dy2, それぞれの Objective Reference を RM, RDy1, RDy2 と表記して、次のようにそれぞれの設計要件で割った値としてみます。 RM = M/1.50E-5 RDy1 = Dy1/5.50E-2 RDy2 = Dy2/(-5.50E-2) (Dy2 は負のため、正の値で大きさとして返す) そして、OptiStruct の Mimax ( 最大 max を 最小化 minimize する) 機能で、このような目的を立てます。 Minimize( Max( RM, RDy1, RDy2) ) どうなるか予想してみましょう。 RM(初期) = 5.57/1.50 = 3.7, RDy(初期) = 2.39/5.50 = 0.43 と圧倒的に RM が大きいため、序盤は変位を犠牲にして質量が下がるでしょう。そしてどこかで RM=RDy となるはずです。そのあとは、おそらく、団子状態で一緒に下がっていくでしょう(下図のイメージ)。なんとなく、設計要件を目指して頑張っている感じがしませんか? さて皆さん気が付いたでしょうか。この方法を使うと、最適化を使うときに悩ましい、「制約」という機能を使わなくてよくなります。 やってみよう 伝わりにくいですがちゃちゃっと作業して(下図)、最適化を流してみます。 するとこのような結果になりました。残念ながら(というか、わざとですが)少し設計要件に届かない結果を得ました。 Objective Reference も予測どおりの動きをしています。どうですか?全員が一致団結して設計要件を満たす努力を果たしたように見えませんか? 今回のテクニックがもたらす効果 今回のテクニックには、以下のメリットがあるのではないでしょうか? l 設計要件を満たすこと自体を目的にできる l 最適化の悩ましい問題、制約と目的の振り分けが不要になる l 実現不可能な設計要件に対し「実現不可能です」と断言できる l しかも突っ返すだけでなく、折衝案を提案することにもなる いかかでしょうか?この最適化やってみたくなりませんか? 試してみたい方は 今回のお話は、以下のチュートリアルを参考につくりましたので、ぜひ一度これらのチュートリアルをお試しください。 l クリップのトポロジー最適化 OS-T: 2005 l Objective Reference, Minmax を使う最適化 OS-T: 5030
  7. 質問: なんか動作が変 回答: 長く作業していると、作業フォルダにゴミがたまってしまうようです。一旦作業フォルダを削除して、もう一度メッシュ作成からやり直してみてください。
  8. 質問: Real Time Assistant に出てる数字は何? 回答: ユニットセル作成可能な限度値です。ただしあくまでも目安です。
  9. バージョン 2019.1 用の例題を公開しました。樹脂流動解析で繊維配向を取得し、構造解析用のメッシュにマッピングして、繊維を混入した樹脂の材料特性を予測して、構造解析をする例題です。こんな方にお勧めです。 前述の樹脂流動解析から構造解析まで一通りやってみたい方 アルテア製品で樹脂流動解析をやってみたい方 繊維を混入した樹脂の材料特性を予測してみたい方 Simlab, HyperMesh, MultiScale Designer, OptiStruct, Radioss といったツールを少し触ってみたい方 Connect にて公開しています。URL は https://connect.altair.com/CP/download-file.html?aceig=dkxaXaRLp%2FWB9AMqotvkoTxyxyYqAQqQPOWSi4MCcrfcrK4vct8mSCAX3Win9tXGXCWi0qyrP2mW cUVZV4k87d3pwUcz9Ki1vC9vwiUABFydPOeo%2BcFEIumHta8KdNk3FARcnTznqIODAGI%3D (https://is.gd/eXqYMq) ぜひご活用ください。
  10. 質問: 非線形材料の SSカーブを見てみたい 回答: パラメータだけだとわかりにくいので SS カーブを見てみたいですよね。そんなときは、こちらの記事を参考に Single Scale モデルを利用してみてください。
  11. 検証5: 引張と圧縮で物性を変えた場合 RADIOSS プラグインは期待通りに動くか 結論: 期待通りに動きます (v2019.1 で検証) 詳細: 材料モデルは v2019.1 の single scale モデルを使います。これ、こういったちょっとした検証が本当に楽になりました。地味な機能ですけどぜひご活用ください。 MultiScale Designer での設定は以下の通り。はっきりわかるように、ヤング率に 10倍の差をつけています。同じことを試したいかたは TensComp.mic を使ってください。 RADIOSS ではこんなように、一つのブロックは 15% 引張り、もう一つは 15% 縮めてみました。時間は 3000 掛けます 結果は期待通りでした。線形範囲では圧縮は期待通りに 1/10 のヤング率を示しました。そして非線形でも、期待通りの応力でダメージ開始しました。 自分で検証したい方は、RAD.7z を使って計算実行してみてください。 参考情報: ちなみに OptiStrcut ではできません。陰解法は線形計算においてマトリックスが絶対にして唯一の存在なので、こういうのできないんですね。
  12. 質問: カタログ内の材料の SS を見たい 回答: パラメータだけだと、SS カーブが想像できないですよね。そんなときは Single Scale モデルが便利です。気になる材料を選んで引張試験をすれば、すぐに SSカーブが見れます。 もちろん、カタログ材料だけでなく、手入力した材料の確認にも使えるので、この Single Scale モデルを有効に活用してみてください。
  13. 質問: A-Values とか B-Values とはなんですか?必須ですか? 回答: First failure stresses and strains という、破断基準値のところで、A-values とか B-values とかあります 結論から言うと、必須ではありません。 製品にばらつきがあったり、使用状況下で基準値が変わったりするようなものに対して、複数の基準値を設定しておいて、好きな時に切り替えて使えるというものです。
  14. 質問: ランダムに短繊維を混ぜたときの特性は 回答: 2019.1 から、ランダム繊維のユニットセルがサポート外になりました。その代わり、一本の短繊維の特性と、繊維配向テンソルを使って、特性を算出できます。 このように短繊維ユニットセルを作り、 このように、繊維配向を設定します。 このように、材料特性が算出されます。
  15. 2019.1 で GUI など変更があるので、新規トピックとしました。 ユニットセル: Real Time Assistant に出てる数字は何? ユニットセル作成になんか失敗する テクニック: ランダムに短繊維を混ぜたときの特性は カタログ内の材料の SS を見たい 非線形材料の SSカーブを見てみたい その他のトラブルシューティング: なんか動作が変 過去の FAQ にも役に立つ情報があります。 ここは公式サポートではありません。確実に回答が必要な事項については、公式サポートにお問い合わせください。
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