OS-E：0830 マルチモデル最適化（MMO） – 掘削機のアームのパターン繰り返し
この例題では、2つのモデル間でリンクされているトポロジー最適化の設計変数を使用した掘削機の例を取り上げています。
モデルファイル
モデル概要
Model 1は掘削機のバケットから成り、Model 2はハンマーが取り付けられています。作動する荷重には各モデルについて異なる数、異なる種類のサブケースが含まれます。Model 1には3つの線形静的サブケース、Model 2には４つの線形サブケースが含まれ、これらは作動中に遭遇し得る境界条件をシミュレーションします。
掘削機のアームはトポロジー最適化の設計空間として選択されます。各アームは、PSHELL要素のプレートのペアとしてモデル化されています。トポロジー最適化のセットアップは、１つのプレートからもう１つのプレートへ設計を再現させるために各モデル内でパターン繰り返しを含んだDTPLエントリ（１つのメインと１つのセカンダリ）です。１つのプレートはメインとして、2つ目のプレートはセカンダリとして各モデル内で選択されます。
掘削機の設計については、バケット部分が多用途のもので複数のツールセット（バケット、ハンマー、など）を組み込む予定である場合、掘削機構造の残りの部分は様々な異なる境界条件化で作動するよう設計されるべきです。特にこのケースでは、バケットとハンマーの両方について最適化される掘削機アームを設計することに焦点を当てています。
このシミュレーションは、別々のランのそれぞれが、対応する特定のコンフィギュレーションと使用ケースに適したアームについての最適化設計をもたらすため、個々のモデルベースのトポロジー最適化では単純なものではありません。
- FE Model
- ベースとジョイント
- CHEXA
- シリンダー
- CBEAM
- アーム、バケット、ブーム
- CQUAD4
- MAT1
- ヤング率
- 2.1E5
- ポアソン比
- 0.3
- 初期密度
- 7.9E-9
- 最適化のタイプ
- トポロジー最適化
- 応答
- 重み付きコンプライアンス（WEIGHT = 1.0）
- 目的関数
- 重み付きコンプライアンスの最小化
- 制約条件
- 体積率（VOLFRACを0.3に制約）
マルチモデル最適化はMPIベースの並列化手法で、実行するためには、最適なOptiStruct MPI実行ファイルとMPIインストレーションが必要です。OptiStruct MPI実行ファイルは含まれており、MPIインストレーションもSolversインストレーション（Altairホームディレクトリ内のmpiフォルダー）で利用可能となっています。既存のソルバーデックは追加の入力なしで簡単に含めることができ、MMOモードと完全な互換性を持ちます。MMOでは、構造間でコンポーネントを最適化するための非常に大きな柔軟性が提供されます。–mmo実行オプションを使用してOptiStructでマルチモデル最適化をアクティブ化できます。
まず個々のトポロジー最適化モデルをセットアップし、続いて、実行中にエラーや重大な警告がないか、それらを別々にテストします。
$
ASSIGN,MMO,bucket,excavator_bucket.fem
ASSIGN,MMO,hammer,excavator_hammer.fem
$
BEGIN BULK
$
ENDDATAリンクされた設計変数と領域はすべての点で（COORDおよびSCALE継続行を除き）全く同じでなければなりません。付与される設計パラメータと製造用制約条件は、すべてのモデルでマッチする必要があります。この制約は、リンクされていない領域には適用されません。また、内部的なパターン繰り返しを円滑にするために、COORD継続行が対応する設計変数または領域のエントリ上で必要となります（DTPL、DSIZE、など）。これにより、リンクされた設計領域に渡って繰り返されるパターンの方向と位置が認識可能となります。
設計領域は次のようにリンクされます：
Model 1ではDTPLエントリ（ID 1および2）、Model 2ではDTPLエントリ（ID 1および4）がMAINおよび対応するSECONDで指定されています。これは、各モデル内で（両モデル間ではなく）パターン繰り返しに使用されるもので、MMOには関係しません。このような各モデル内のパターン繰り返しはもちろんオプションで、使用ケース次第となります。現行のモデルでは、設計空間の2つのプレートには、製造が容易となるようマッチングしたパターンが必要とされます。
COORD継続行は、アンカーポイントの特定と複数のモデル間の設計のマッピングを可能にします。この継続行は必須ではありません。パターン繰り返しがすべてのモデル内で（MAIN/SECONDを介して）セットアップされていない場合、MAIN/SECOND継続行とは別に、COORD継続行を指定する必要があります。
-np）はモデルの数で決定されます。-npは、モデルの数に1を足したものと等しく設定されなければなりません。現在のランでは、メインファイルはmain.fem、マルチモデルはexcavation_hammer.femおよびexcavation_bucket.femと名付けられます。 -mmo実行オプションは、MMOランを特定するために必要とされます。最適化に2つのモデルが含まれるため、実行オプション-npは3に設定しなければなりません。Intel MPIはデフォルトで自動的に選択されます。この例はWindows GUIランとして示されており、このモデルはWindowsまたはLinux上でコマンドラインを介して実行します。ユーザーズガイドのマルチモデル最適化をご参照ください。
結果
