Topoloji optimizasyonunda yapılan beş yaygın hata

Topoloji optimizasyonu, belirli bir tasarım alanı içerisindeki malzeme dağılımını belirli bir yük ve sınır koşulları için optimize eden ve bir dizi performans hedefini karşılayan bir yaklaşımdır. Topoloji optimizasyonunu konsept seviyesinde kullanmak, maliyetli tasarım tekrarlarını ortadan kaldırarak zaman kazandırırken en iyi performans gösteren tasarıma ulaşmanıza yardımcı olabilir.

Konsept tasarımı bulmak bu kadar basit olabilir mi? Altair’in OptiStruct ve  Inspire gibi araçlarda sunduğu teknolojiyi doğru kullanmanız durumunda mümkün olmaktadır. Tıpkı diğer matematiksel programlar gibi yanlış topoloji optimizasyonu da zayıf tasarımlara neden olabilir. Topoloji optimizasyonunu ilk kez kullanırken yapılan genel hatalardan bazılarına göz atalım:

Doğru tasarım alanı tanımlama
Topoloji optimizasyonu, ürünün çalışma alanı tanımlandıktan sonra bir tasarım konsept seviyesinde yapılır. İdeal olarak, en uygun konsept tasarımını elde etmek için mevcut tüm çalışma alanını tasarım alanınız olarak kullanmak istersiniz. Bununla birlikte, her zaman bunu yapmak mümkün olmayabilir. Çalışma alanından tasarım alanı yaratırken dikkate alınması gereken faktörlerden biri imalat, montaj ve bakım sırasında insan ve / veya araç erişilebilirliğidir.

Mevcut bir tasarım, topoloji optimizasyonu için kullanılacak iyi bir çalışma alanı değildir. Mevcut tasarım zaten tanımlanmış bir malzeme dağılımına sahiptir ve bu yüzden optimum  konsept tasarımın elde etme ihtimali düşüktür.

Bunu aşağıdaki bisiklet kolu örneğiyle anlamaya çalışalım. Optimizasyon sonucu elde edilen konsept tasarımları karşılaştırdığımızda, orjinal tasarım üzerinden yapılan çalışmaya göre tasarım özgürlüğünün optimum yük yollarını bulmada önemli bir rol oynadığını ve böylece daha iyi bir performans tasarımına yol açtığını görebiliriz. Tasarım 2 aynı ağırlığa sahip olmasına rağmen dayanımı tasarım 1 den %25 daha yüksektir.

 

 

Tasarım dışı alanların doğru tanımlanmaması

Mevcut çalışma alanında tasarım alanını tanımladıktan sonra, optimizasyon işlemine dahil edilmeyecek alanı tanımlamak da önemlidir. Modeldeki optimizasyon sırasında değiştirilemeyen bölgeler, tasarım dışı alanlardır (non-design). Bunlar tipik olarak sistemdeki diğer parçalara ya da sistemin düzgün bir şekilde çalışması için varolması gereken bölgelere bağlanan bağlantı noktaları veya yapının sabitlendiği, yüklerin geldiği bölgelerdir. Tüm montaj kısıtlamalarını karşılayan bir tasarım elde etmek için bu tasarım dışı alanlar önceden belirlenmelidir.

Modeli aşırı derecede sınırlandırmak
Tıpkı insanlar gibi, topoloji optimizasyonu da yeterli tasarım özgürlüğü ile en iyi sonucu verir. Optimizasyon formülasyonunda çok fazla performans kısıtlaması olması, en uygun konsept tasarımın elde edilmesini engeller. Bunu bir örnekle açıklamaya çalışalım. Topoloji optimizasyonu çalışırken, diğer performans hedeflerine ulaşmak için ince ayar teknikleri kullanılabilirken, sağlamlık, güç, gerilme ve frekans gibi kısıtlamaları aynı anda kullanmak akıllıca değildir, bunun yerine mukavemet hedefleri konsept tasarımınızı yönlendirir. Optimizasyon formülasyonu, iyi bir kavramsal tasarım elde etmek için dikkate alınması gereken en önemli faktörlerden biridir.

Yeterince iyi bir mesh yapısına sahip olmamak
Topoloji optimizasyon sonuçları meshe bağlıdır, diğer bir deyişle, bir mesh üzerinde elde edilen tasarım, farklı bir mesh tasarımıyla aynı olmayabilir, bu nedenle yeterince iyi meshe sahip olmamak iyi bir optimizasyon sonucu işe yarayan bir tasarıma neden olmayabilir. OptiStruct’ta, parçanın en küçük boyutu boyunca en az üç eleman olacak şekilde bir eleman boyutu seçilmesi önerilmektedir.

Topoloji sonuçlarının final tasarım olmadığının unutulması
Topoloji optimizasyonu, bir parçayı tasarlamak için gereken yönü vermektir, sizin için parçayı tasarlamaz. Malzemenin performans hedeflerinizi karşılamak için nerede gerekli olduğunu size söylemektedir. Topoloji optimizasyonundan elde edilen sonuçlar maliyet, zaman ve üretim fizibilitesi gibi faktörleri hesaba katarak tasarımcı tarafından yorumlanmalıdır. Yorumlama, detaylı tasarım özelliklerini fillet ve pah olarak eklemek, keskin köşeleri kaldırmak, birden fazla küçük bölgeyi birleştirerek büyük bir bölüm oluşturmak vb. gibi işlemleri de içerir. Aşağıdaki ekran görüntüsü , topoloji optimizasyon sonuçlarının mühendisler tarafından nasıl yorumlandığının bir örneğini göstermektedir. (Volkswagen – motor braketi)

İNDİRİN | Ücretsiz e-kitap : Yapısal optimizasyonun temelleri
İNDİRİN | Ücretsiz e-kitap : Altair Inspire ile Simülasyon Odaklı Tasarım
İNDİRİN | Ücretsiz Altair Öğrenci Versiyonu ( Inspire & OptiStruct)