Phase 3：プライ積層順最適化

本アルゴリズムは、最適な積層順序がどうであるかのグローバルな見方を提供することを目的としています。積層順序最適化用の入力デックfairing_size_shuffling.*.femは、これより前に行われた設計ステージで作成されています。各積層バンドルはそれぞれ、板厚が製造可能な板厚（ここでは0.1）に等しい複数の層に分けられ、STACKカードがそれに従って更新されます。この設計フェーズでは、最適な積層順序を決定するために、複合積層材がシャッフルされます。

設計性能が保持されることが重要です。したがって、最適化問題は、寸法最適化フェーズで定式化されたとおりに保持されます。下記の３つの製造性制約条件が適用されます：
  • 特定の配向の連続したプライの最大数が4を上回らない
  • + 45度および – 45度はペアで保持される

モデルの読み込み

  1. File > Import > Solver Deckをクリックします。
    Importタブがタブメニューに追加されます。
  2. File typeにOptiStructを選択します。
  3. Filesアイコンfiles_panelを選択します。
    Select OptiStruct Fileブラウザが開きます。
  4. 自身の作業ディレクトリに保存したfairing_size_shuffling.*.femファイルを選択します。
  5. Openをクリックします。
  6. Import、続いてCloseをクリックし、Importタブを閉じます。

最適化のセットアップ

複合材ひずみ応答の更新

シャッフリングモデル内で積層バンドルは複数の積層に分けられたため、CSTRAIN応答内の積層情報も更新する必要があります。
  1. Analysisページからパネルoptimizationをクリックします。
  2. responsesパネルをクリックします。
  3. response=をクリックしcstrainを選択します。
  4. 積層セレクターを使って、すべての積層を選択します。
  5. updateをクリックします。
  6. returnをクリックします。

シャッフリング用の製造性制約条件の作成

寸法フェーズの間にDSHUFFLEカードが作成されています。シャッフリング最適化用に、２つの製造性制約条件を追加します。
  1. Optimization panelからcomposite shuffleパネルをクリックします。
  2. createサブパネルを選択します。
  3. dshuffle=をクリックしDSHUFFLE1を選択します。
    タイプと積み重ねIDを確認します。
  4. parametersサブパネルを選択します。
  5. dshuffle =をクリックしDSHUFFLE1を選択します。
  6. pairing constraintを選択します。
  7. pair typeをreverseに設定します。
  8. ply angles1欄に45.0と入力します。
  9. ply angles2欄に-45.0と入力します。
  10. updateをクリックします。
  11. editをクリックします。
  12. MAXSUCC制約条件を、図 1に示すとおり定義します。

    3200_dshuffle
    図 1.
  13. returnをクリックします。
  14. updateをクリックします。
  15. returnを２回クリックし、Analysisページに戻ります。

最適化の実行

  1. Analysisページから<uicontrol>optimization</uicontrol>をクリックします。
  2. save asをクリックします。
  3. Save Asダイアログで、OptiStructモデルファイルを書き出す場所を指定し、ファイル名としてfairing_shufflingと入力します。
    OptiStruct入力ファイルには、拡張子 .femが推奨されます。
  4. Saveをクリックします。
    入力ファイル欄には、Save Asダイアログで指定されたファイル名と場所が表示されます。
  5. export optionsのトグルをallにセットします。
  6. run optionsのトグルをoptimizationにセットします。
  7. memory optionsのトグルはmemory defaultにセットします。
  8. <uicontrol>Run</uicontrol>をクリックして最適化を実行します。
    ジョブが完了すると、ウィンドウ内に次のようなメッセージが現れます：
    OPTIMIZATION HAS CONVERGED.
FEASIBLE DESIGN (ALL CONSTRAINTS SATISFIED).
    エラーがある場合、OptiStructはエラーメッセージも出します。エラーに関する詳細は、テキストエディタでファイル fairing_shuffling.outを開いて確認することができます。このファイルは同じディレクトリ内に.femファイルとして書き出されます。
  9. Closeをクリックします。

結果の表示

インターネットブラウザで、fairing_shuffling.shuf.htmlファイルを開きます。
シャッフリング最適化の履歴が表示されます。列は、特定の反復計算における積層順序のグローバルな傾向を表し、一番最後の列は最終ソリューションを示しています。積層は、繊維配向に基づきカラーコード化されています。シャッフリング設計フェーズで、フェアリングの重量は変更されていません。

3200_shuffling_history
図 2. シャッフリング最適化の時刻歴
このプロセスからの結果を確認すると：
  • 最小固有振動数 = 0.02 KHz (>0.02 KHz)
  • 最大ひずみ = 9.947e-4 (<1.e-3)
すべての性能要件を満たした軽量の設計は適切で製造可能です。