С точки зрения инженера-расчётчика топологическая оптимизация обычно воспринимается как довольно пассивный процесс. В нём присутствуют фиксированные исходные данные в виде нагрузок и граничных условий, а так как для получения результата может потребоваться несколько часов, инженер-расчётчик в это время переключается на другие дела. Если полученная форма детали не имеет явных проблем, она и является финальным результатом расчёта.

Но стоит отметить, что результаты оптимизации очень сильно зависят от исходных данных. Любое изменение в материале, расчётной области для оптимизации, проценте удаляемого материала, расположении крепёжных элементов и других граничных условиях влечёт за собой получение новой формы детали, которая может быть интересна инженеру-конструктору. Анализ того, каким именно образом эти изменения влияют на оптимизированную форму, позволяет конструктору лучше понять работу детали и определиться с тем, какую же форму всё-таки выбрать, даже если конечная деталь будет изготавливаться традиционными методами.

Поэтому с точки зрения конструктора, топологическая оптимизация может быть интересна как процесс, в котором он постоянно меняет исходные данные, и получает новые результаты оптимизации. На основе таких поисковых расчётов и своего опыта инженер не только может выбрать наилучшее решение, соответствующее заданным конструкторским и технологическим ограничениям, но и в последующем быстро изменить деталь при изменении требований.

Начиная с версии 2019 R1, компания ANSYS предоставила инженерам-конструкторам крайне мощный инструмент для решения таких задач – топологическую оптимизацию в ANSYS Discovery Live. Вычисления на видеокарте позволяют получать оптимизированную форму за минуты, а не за часы, которые требовались для расчёта ранее. Такая скорость расчёта позволяет обеспечить интерактивность рабочего процесса и применять порождающее проектирование (generative design) уже на этапе первоначальной разработки, а не только в качестве финального инструмента на завершающих этапах проекта.

Топологическая оптимизация в Discovery Live облегчает разработку инновационных продуктов

Discovery Live – это действительно быстрые расчёты. Даже для достаточно сложной формы выполнение топологической оптимизации может завершиться за минуту.

Кроме того, для топологической оптимизации в Discovery Live используется метод функций уровня (level-set method), что выгодно отличает это продукт среди конкурентов. Метод level-set приводит к существенно более гладким границам результирующей модели, а значит, упрощает работу с результатом, проведение проверочных расчётов и преобразование полигональной модели в CAD-геометрию.

Инженер видит результаты расчёта на каждом шаге в процессе оптимизации, что помогает лучше понять работу детали. Более того, Discovery Live позволяет изменять геометрию и граничные условия прямо в процессе оптимизации. Такой интерактивный процесс даёт инженеру-конструктору возможность одновременно следить за оптимизацией, получать вдохновение от найденной компьютером формы и направлять её в желаемое русло.

Топологическая оптимизация в Discovery Live – это не замена инженеру-конструктору, а уникальный, быстрый и инновационный инструмент для совместной работы расчётных технологий и человеческого интеллекта.

Топологическая оптимизация в Discovery Live может быть использована для самых разных задач

Возможности порождающего проектирования в Discovery Live, безусловно, можно применять не только для разработки кронштейнов. Такой интерактивный процесс разработки может быть полезен для самых разных задач.
Например, для архитекторов и дизайнеров интерьера будет интересен пример того, как в Discovery Live была построена опорная конструкция для ступеней винтовой лестницы. Полученная форма и красива, и уникальна. Более того, пространство для творческого поиска тут практически безгранично – можно получить очень разные формы, изменяя расположение граничных условий.

Конечно, производство опорной конструкции такой сложной формы сегодня очень затруднительно, но использование результатов топологической оптимизации в качестве источника вдохновения – замечательный способ создать яркую выделяющую конструкцию, которая при этом будет ещё и хорошей с точки зрения восприятия нагрузок.

Уже миллионы лет природа использует порождающее проектирование. Современные расчётные технологии открывают для него путь и в промышленность. Процесс разработки всегда опирался на пошаговое улучшение исходной идеи. Программный продукт Discovery Live по духу является инструментом для экспериментов и анализа. Проведение топологической оптимизации на технологиях вычисления в режиме реального времени позволяет устранить главный сдерживающий фактор для этого инструмента: вычислительную сложность. При грамотном применении Discovery Live выводит инженера на новый уровень понимания работы конструкции.

Больше о Discovery Live вы можете узнать на сайте ANSYS (на английском языке). Для ознакомления с продуктом доступны пробные лицензии.

Источник: www.ansys.com
Автор: Justin Hendrickson