Оптимизация Топологии

Topology Optimization

Оптимизация топологии — это метод, который оптимизирует структуру материала в пределах граничных условий (нагрузка и пространство трехмерного проектирования), определенных пользователем или правилами. Основная цель — максимизировать производительность системы посредством математического геометрического моделирования и оптимизации внешних сил, граничных условий и ограничений.

Получить предложение
Области Использования Оптимизации Топологии

Оптимизация топологии уже давно используется инженерами в различных областях для минимизации энергии деформации при сохранении количества используемых материалов и механической прочности конструкций. Оптимизация топологии имеет широкую область применения в технике. Обычно он используется для изменения формы, размера и замены материала. Целью проекта является использование этих основ и создание естественных свободных форм посредством оптимизации топологии с использованием методов аддитивного производства вместо традиционных методов производства. Оптимизация топологии обычно применяется для повышения производительности и эффективности. Он используется для того, чтобы сделать конструкцию достаточно прочной в граничных условиях за счет использования небольшого количества материала. С помощью этого метода можно быстро удовлетворить требования к легкости, которые постоянно необходимы, особенно в развивающейся авиационной промышленности. Метод замены материала может быть применен при оптимизации топологии. Аддитивное производство и классические методы производства могут использоваться вместе.

Получить предложение
Экономьте Время И Деньги С Помощью Оптимизации Топологии

Высокая
производительность
и эффективность

Работа с методом оптимизации топологии требует значительных знаний. С помощью инструментов оптимизации топологии данные САПР могут создаваться со скоростью, сложностью и производительностью, которые дизайнер не может создать вручную. В этом контексте графики и затраты на CAD-моделирование наверняка резко сократятся. Когда дело доходит до производства деталей, процессы аддитивного производства также позволяют быстро изготавливать конечные детали, поскольку они не требуют инструментов, намного быстрее, чем традиционные методы производства. Математический метод, который оптимизирует расположение материалов в заданном пространстве проектирования для заданного набора нагрузок, граничных условий и ограничений с целью максимизировать производительность системы или продукта, называется оптимизацией топологии. Эта оптимизация представляет собой математический процесс. TO — это метод, который пространственно оптимизирует распределение материалов в пределах определенной области путем удовлетворения заранее определенных ограничений и минимизации заранее определенной функции стоимости. Три основных элемента такой процедуры оптимизации: Переменными проекта являются функция стоимости и ограничения.

Коммуникация

Что такое оптимизация топологии?

Оптимизация топологии (ТО) — это математический процесс, который оптимизирует расположение и структуру материала в заданном трехмерном геометрическом пространстве проекта в соответствии с определенными предопределенными правилами, установленными дизайнером. Целью этой оптимизации является максимизация производительности детали путем моделирования и оптимизации таких факторов, как внешние силы, условия нагрузки, граничные условия, ограничения и свойства материала в пределах проектной среды.

Как Выполнить Оптимизацию Топологии?

ТО обычно выполняется на заключительном этапе проектирования, когда целевое изделие должно быть легче. Таким образом, базовый шаблон проектирования для настройки анализа CTR уже существует.

  • Сначала дизайнер определяет наименьшую допустимую площадь дизайна, необходимую для продукта.
  • Затем определяются свойства материала, граничные условия, ограничения и внешние нагрузки пользователя. На этом этапе также определяются зоны исключения или фиксированные места.
  • Затем FEA учитывает минимальные геометрические границы проекта и делит проектное пространство на более мелкие области, такие как точки приложения нагрузки, места монтажа и зоны ограниченного доступа.
  • TO создает базовую сетку этого меньшего пространства проектирования с использованием анализа методом конечных элементов. Затем FEA (анализ методом конечных элементов) оценивает распределение напряжения и энергию деформации сетки, чтобы найти оптимальную нагрузку или напряжение, которое может выдержать каждый элемент.
  • Затем программа TO распечатывает дизайн в цифровом виде под разными углами, оценивает его структурную целостность и обнаруживает ненужные материалы.
  • Затем программное обеспечение для оптимизации топологии проверяет каждый конечный элемент на жесткость, податливость, напряжение и прогиб в соответствии с заданными требованиями для обнаружения избыточного материала.
  • Наконец, анализ методом конечных элементов собирает детали воедино, чтобы завершить структуру.

Преимущества И Недостатки Оптимизации Топологии

Преимущества оптимизации топологии

  • Оптимизированный дизайн – TO помогает количественно оценить оптимальный дизайн. Бесконечно-элементный анализ учитывает множество факторов и позволяет избежать опасных предположений, которые могут привести к получению неправильных элементов.
  • Минимальное использование материала. Наиболее заметным преимуществом этой оптимизации является возможность уменьшить количество ненужного материала и увеличить соотношение жесткости к весу. Меньший вес и размер также приводят к уменьшению размеров продукции и меньшему потреблению энергии. Кроме того, оптимизированная конструкция уменьшит потребность в сырье и, следовательно, будет экологически безопасной для нашего мира.
  • Экономическая эффективность – конструкции RO будут более экономичными при правильном производственном процессе. Потому что вы минимизируете расход материала и затраты, размещая материал только там, где это необходимо. Это также экономит ваши деньги на других факторах, таких как меньше энергии для упаковки, обработки и доставки. Многие из сложных геометрических форм, возникающих в результате такой оптимизации, сделают стандартные производственные процессы непрактичными. Однако в сочетании с 3D-печатью эта сложность обходится без дополнительных затрат.
  • Снижение воздействия на окружающую среду. Конструкция RO является устойчивой, поскольку производит меньше отходов. Однако если выбрано неправильное производство, это может быть не правильно. Например, конструкции ТО больше подходят для аддитивного производства. При механической обработке крайне важно начинать проектную модель с как можно меньшего размера, чтобы свести к минимуму удаление материала и минимизировать отходы.
  • Ускоренный итеративный процесс проектирования. Снижается риск сбоя за счет прохождения различных режимов и учета нагрузки на компоненты.
  • Выход на рынок в более короткие сроки. Благодаря быстрой и простой в исполнении оптимизации дизайна вы можете первыми выйти на рынок намного раньше, чем ваши конкуренты.

 

Недостатки Оптимизации Топологии

  • Ограничения технологичности. Проекты, оптимизированные по топологии, лучше подходят для аддитивного производства, чем для субтрактивного производства. Потому что при механической обработке необходимо удалить материал, поэтому это отнимает много времени. Отходы материалов также приводят к высоким затратам.
  • Более высокая стоимость – поскольку некоторые оптимизированные конструкции подходят только для 3D-печати, а в некоторых случаях – для литья под давлением или литья под давлением. Однако стоимость аддитивного производства по-прежнему высока по сравнению с некоторыми традиционными методами производства.
  • Выключение питания – поскольку это похоже на любое другое программное обеспечение, выходные данные будут сильно зависеть от действий пользователя. Поэтому в некоторых случаях уменьшение веса может привести к снижению мощности.
  • Недостаточное понимание. Хотя оптимизация топологии существует уже несколько десятилетий, она выходит на первый план только сейчас, с появлением 3D-производства. Инструменты также внедряются, но, похоже, нам еще нужно время, чтобы развить и развить отрасль.

Приглашения На Собрание

Если вы хотите получить услугу по оптимизации топологии от Zebra Project, вы можете связаться с нами.