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アルテア福岡

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Everything posted by アルテア福岡

  1. 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
  2. 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。
  3. 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
  4. 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。
  5. 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。
  6. 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。
  7. 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。
  8. 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。
  9. 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。
  10. 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。
  11. 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。
  12. 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。
  13. MultiScale Designer 2019.1 がリリースされました。コネクトの HyperWorks Solvers-2019.1 に同梱されてます。 https://connect.altair.com/CP/downloads.html?suite=HyperWorks
  14. 質問: 物性の同定 (Inverse Characterization) でなかなかパラメータが動かない 回答: きまった回答があるわけではないですが、以下のような調整をしてみてください。 おおよそのオーダーも分からないような、樹脂か鉄かも分からないような材料同定はつらいです。出来るだけ物性の範囲を絞ってください。 全部のパラメータを一度に同定しようとするとつらいです。一番影響が大きそうなものから順に同定してみてください。
  15. 公式ブログに掲載されました。下記を参照ください。ここは削除します。 https://web.altair.com/altairjapanblog/machinelearning-optimization
  16. 質問: 動作がなんか変なときに試すこと 回答: 一般的なトラブルシューティングです。 内部処理に HyperMesh を使っているので、HyperMesh は最新のものをテストしてみてください。複数のバージョンの HyperMesh がある場合は、ここで最新のものを指定してみてください 同じモデル名で作業を繰り返していると、ごみが残ってしまい、動作がおかしくなることがあるので、フォルダごと削除して Step-1 からやり直して見てください。 作業用のフォルダにスペースが入っていると一部の機能が動作しないことが確認されています。フォルダ名にはスペースを入れないでください。
  17. 質問: Step-4, Macro Simulation の Loading Rate と収束性になにか関連がある? 回答: Loading Rate = Maximum Strain にしたときに、安定性が高まるように数値粘性項が調整されてるので、まずは同じ値から始めてください。
  18. 質問: ComposicaD に対応していますか? 回答: 対応しています。内圧でパンパンに膨らんだ CFRP ボンベの評価ができます。 シェルモデルの場合、他と同じように、板厚方向の評価ができます。 ソリッドモデルの場合は、特殊な機能はなくて、応力などを見るだけとなります。
  19. 質問: 1/RF ってなんですか? 回答: RF は Reserve Factor です。言葉はとくに何でも良いと思いますが、日本語だと、安全係数とか、余裕係数とかなるのでしょうか。1 を超えると安全、0~1 が危険です。1/RF は逆数なので、1 を超えると危険となります。RF のままでもよいのですが、一番安全な場所で RF=10000、一番危険な場所が 0.5 だった場合、幅が 0.5~10000 と広いため、ポスト処理でぱっと見危険なところが良く分かりません。しかし 1/RF とすると、 0.0001~2.0 と幅が縮まるため、ポスト処理で見やすくなります。
  20. 図付きの全文は、ログインして PDF を取得してください OptiStruct 最適化実例集 ERP という指標を使って騒音を低減してみよう アルテアエンジニアリング株式会社 福岡展行著 課題 構造物が発生する音(工事音、エンジン音、スピーカー音)などは、振動する構造物が周囲の空気を振動させることで発生しています。詳細に評価するには、下図のように、構造物と音響空間の両方を連成して計算しなくてはなりません。 いつでも、どんな部品・アセンブリに対しても、音響空間との連静解析を行うのは手間ですし、音響との連静解析をすると OptiStruct が利用できる最適化の種類も減ってしまうため、もっと簡易的に構造物の解析だけで得られる指標はないでしょうか? そこで考えられるのが ERP (Equivalent Radiated Power の略、等価放射パワー)です。構造物の速度の面直成分が音響空間にエネルギーを与えるという考えに基づいています。次式で書かれます。次元的には単位時間あたりに音響空間に放出するエネルギーとなります。 ここで lf: 損失係数、ρ: 密度、c: 音速、v: 速度の面直成分、∫ds: 対象の面の面積 この ERP を低減するような最適化を行うことで、結果的に音を下げることができないだろうか、というのが今回のお題となります。 最適化前の構造物で、構造-音響解析 下図のような構造物の紫玉の部分を上下に力で加振します。 周波数ごとの荷重は以下のように、周波数が増えるに応じて荷重も増えるようにしています。 その構造物を包み込む音響メッシュ(直径 500mm の球体)を下図のように準備して、境界は無限境界(無限要素や無限境界要素などとも呼ばれます)とします。つまり音は一切反射せずに、外に出て行きます。 マイクは構造物より 2000mm ほど離れた下図の 6 点で行い、平均値で評価します。なお、マイク位置をつなぐポリゴンは、マイクの位置を分かりやすく表示するためのもので、物理的な意味はありません。 計算すると、音響メッシュ内では次のような圧力分布が得られます 。 6箇所のマイクで圧力の平均値を測ってみると、1983Hz で 96dB という圧力を記録しました。 また、構造物の発生する ERP は 328Hz と 1983Hz に同じレベルのピークが現れています(と言うより、実は、2つのピークが同レベルになるように荷重を調整しました。ピークのレベルが同じくらいの方が最適化をやりやすかったので) ERP を使った構造物の最適化 2つの同レベルの ERP のピークを、じんわり下げたいと考えて、ERP の平均値(次式)を最小化するトポグラフィー最適化をしてみました。 ここで、n: 計算した周波数の数、i: 各周波数 下図の見方は、青い部分はもとのまま、赤い部分をへこませると良いということになります。 この最適化では、ERP が全体的に非常に小さくなりました。 最適化後の構造物で、構造-音響解析 果たして、ERP を最小化した構造物が発生する音は小さくなるでしょうか? 見事に、最大圧力が 96dB から 81dB まで下がり、全体的にも低下しているという結果になりました。 つまり、ERP を用いた構造物のみの最適化で、最終的な音を小さくすることができました。 期待 最終的な音を小さくするのに、ERP を用いた構造物だけの最適化が有効であるなら、次のことが期待できます。 l 短い期間で大量の検討を行える l 設計の早い段階である程度の性能が確保できるため、出戻り設計が減り、開発速度が上がる 参考情報 本資料は、ERP の最適化に関しては、ヘルプの事例 OS-E: 2005 をアレンジしています。音響との連成解析については、本資料と同じモデルではありませんが、ヘルプの事例 OS-E: 0320 に無限境界を用いた音響解析例があります。 全文PDF, ERP低減で音も低減.pdf
  21. ↓、よもやま話に公開しました。 https://web.altair.com/altairjapanblog/yomoyama031 スライドはこちら MD_RAD連携スライド.pdf
  22. 質問: ラミネートの弾性係数などを極座標グラフで、レーザーチャートみたいに描きたい 回答: (polar c) というのを選んでください。
  23. 質問: Laminate の 2.5D Behavior で複数ラミネートを同時に Multiple theta グラフ *1 を描きたい *1) ラミネートをぐるぐる回したときの弾性率などをグラフにするやり方 回答: 実は一度に複数のラミネートを選択できます。 複数選択した場合、グラフの横軸をラミネートとするか、角度とするかを選んで描画できます。
  24. 質問 データベースに登録したい 回答 Users Cases や Company Cases を使うのが便利でしょう。実は特定のフォルダにある ESAComp 保存ファイルをツリー表示しているだけです。 その特定のフォルダというのは、<ESAComp インストールディレクトリ>/esacomprc というテキストファイルで設定されています。 作業したら、その特定のフォルダに save すれば OK です。
  25. これを応用すると、節点を一度にたくさん選択して、その上にポイントを作るようなこともできます。 points_on_nodes.mp4
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