ПОЛНЫЙ КОМПЛЕКС ИНЖИНИРИНГОВЫХ УСЛУГ

Оптимизация конструкций оборудования и деталей

4_dens Инжиниринговая Компания «Комплекс КАД» профессионально выполняет полный комплекс инженерных расчетов, включая расчеты по оптимизации конструкции оборудования и деталей.

Это сладкое слово «оптимизация». Все понимают ее результат, заключающийся в снижении и улучшении, но наряду с этим необходимо понимать и ее цену. Оптимизация не делается на пустом месте, она результат итерационного процесса многократного пересчета математических моделей различной физической природы. Эта та самая вишенка на торте, которая придает работе законченный вид.

Оставить заявку на проект

Понятие и виды выполняемой оптимации

Оптимизация в общей постановке включает в себя:

  • объект оптимизации,
  • целевые функции,
  • факторы варьирования и
  • ограничения.

Виды оптимизации

Оптимизация может быть:

  • параметрической и
  • топологической.
Параметрическая оптимизация

При параметрической достижение целевой функции выполняется изменением количественных параметров (линейных и угловых размеров).

Топологическая оптимизация

В топологической фактором варьирования выступает так называемая псевдоплотность. Топологическая оптимизация механической системы позволяет с помощью расчетов методом конечных элементов (МКЭ) снижать массу и улучшать жесткостные и прочностные характеристики. Под оптимизацией топологии понимают изменения в конструкции, включающие создание новых границ тела и удаление существующих. Целью топологической оптимизации является увеличение или уменьшение заданного свойства конструкции (например, уменьшение энергии деформации, увеличение главной собственной частоты) при удовлетворении определенных условий (например, снижение материалоемкости, непревышения заданного уровня напряжений).

Этапы топологической оптимизации

Топологическая оптимизация механической системы выполняется в нескольких этапов.

На первом этапе проводится постановка и решение прочностной задачи МКЭ. Для этого задается контурная геометрическая область конструкции, ее механические свойства, условия закрепления и действующие нагрузки.

После решения прочностной задачи начинается непосредственная работа по топологической оптимизации конструкции. Формулируется целевая функция – снижение податливости конструкции, испытывающей один или несколько вариантов нагружения, увеличение собственных частот, ограничение по деформациям или иная.

Для корректной работы алгоритма описывается пространство проектирования: определяется область конструкции, топология которой может меняться, и область, для которой изменения запрещены. Дополнительное удобство обеспечивают инструменты, контролирующие возможность изготовления получаемой топологии. Эти инструменты позволяют требовать соблюдения линейной или циклической симметрии топологии, проверять возможность изготовления детали путем литья или фрезеровки, отсутствие внутренних полостей. Также возможен контроль минимального или максимального размера вновь получаемых элементов топологии конструкции.

После задания всех необходимых настроек алгоритма оптимизации остается указать желаемый процент снижения материалоемкости и запустить расчет. Полученная в результате расчетов конструкция дорабатывается в CAD программе.

Наряду с механическими, топологической оптимизации могут подвергаться и гидравлические системы, например, по критерию снижения потерь подбором оптимального исполнения каналов.

В заключение следует отметить, что параметрическая оптимизация во многих случаях выступает продолжением топологической.

Получить консультацию