Optimization Module Updates

Für Nutzer des Optimization Module bietet COMSOL Multiphysics® Version 6.1 Fräsbeschränkungen für die Topologie-Optimierung, verbesserte Unterstützung für die Erhaltung der Kontinuität von Kurven und Flächen für die Form-Optimierung und eine neue Funktion für die Form-Optimierung für Eigenfrequenzen von Schalenelementen. Lesen Sie unten mehr über diese Features.

Herstellungsbeschränkungen für die Topologie-Optimierung

Topologie-Optimierung ist mit extremer Designfreiheit verbunden. Dies kann zu extremer Leistung führen, aber auch zu Bauteilen mit komplexer Geometrie, die in konventionellen Herstellungsverfahren nur schwer realisierbar sind. Die bestehende Funktion Density Model enthält jetzt eine Funktionalität für Fräsbeschränkungen, um die Kompatibilität mit konventionellen Herstellungsverfahren zu gewährleisten. Sie können diese Funktion in dem neuen Modell Topologie-Optimierung eines Balkens mit Fräsbeschränkungen und mehreren aktualisierten Strukturmechanik-Modellen sehen.

Die Topologie-Optimierung einer Felge wird in dem neuen Tutorial-Modell "Wheel Rim — Topology Optimization with Milling Constraints" gezeigt. Die gesamte Felge wird modelliert, wobei für die Form-Optimierung eine Sektorsymmetrie vorgegeben wird. Die Felge wird hinsichtlich der Steifigkeit für 12 Lastfälle optimiert, wobei die Optimierung Fräsbeschränkungen in den axialen Richtungen enthält (links). Das entsprechende Ergebnis ohne Fräsbeschränkungen ist als Referenz dargestellt (rechts).

Kontinuität für die Form-Optimierung

Bei der Form-Optimierung ist die Erhaltung der Kontinuität des Normalenvektors eine Möglichkeit, im optimierten Geometriemodell glatte Kurven und Oberflächen zu erhalten. Die Funktionen Free Shape Boundary und Free Shape Shell wurden um Unterstützung für die Erhaltung der Kontinuität des Normalenvektors über Symmetry und Roller Ränder sowie zwischen der Auswahl verschiedener Free Shape Boundary und Free Shape Shell Funktionen erweitert. In ähnlicher Weise wurden die 2D-Versionen der Features Polynomial Boundary und Polynomial Shell erweitert, um die Kontinuität des Normalenvektors über Symmetry und Roller Ränder sowie zwischen Elementen in der Auswahl und neben Fixpunkten zu erhalten. Das Modell Design Optimization of a Beam wurde aktualisiert, um diese neue Funktionalität zu nutzen.

Darüber hinaus enthält die Funktion Control Function jetzt die Option Piecewise Bernstein polynomial. Bei diesem Steuerungstyp ist die Steigung zwischen den Polynomen kontinuierlich. Dies ist nützlich, um die Designfreiheit zu erhöhen, ohne das hochfrequente Rauschen zu verursachen, das typischerweise mit Polynomen höherer Ordnung verbunden ist.

Die COMSOL Multiphysics Benutzeroberfläche, die den Model Builder mit hervorgehobenem Free Shape Boundary Knoten, den entsprechenden Einstellungen, einem Ermüdungsmodell im Grafikfenster, und dem Objective Probe Table zeigt.
Das neue Tutorial-Modell "Wheel Rim — Stress Optimization with Fatigue Evaluation" demonstriert die Form-Optimierung eines Rads im Hinblick auf eine Annäherung an die maximale Spannung. Das gesamte Rad wird modelliert, wobei für die Form-Optimierung eine Sektorsymmetrie vorgegeben ist. Außerdem wird für den Sektor, der für die Spannungsbewertung verwendet wird, ein feineres Netz genutzt, und die Einstellungen für die Funktion Free Shape Boundary stellen die Kontinuität des Normalenvektors zwischen den Sektoren sicher. Die Optimierung berücksichtigt 6 Lastfälle und optimiert für den ungünstigsten Fall, wobei die Steifigkeit und die Masse auf die Anfangswerte beschränkt werden. Es handelt sich um einen heuristischen Ansatz zur Optimierung der Ermüdung, so dass die Ermüdungseigenschaften vor und nach der Optimierung bewertet werden.

Gradientenbasierte Optimierung der Eigenfrequenzen für Schalen

Eigenfrequenzen können nun bestimmten Arten von gradientenbasierten Optimierungen unterzogen und beispielsweise für die Form-Optimierung von Schalen verwendet werden. Die bestehende Funktion Polynomial Boundary wurde erweitert, um 3D zu unterstützen, und eine neue Funktion Polynomial Shell wurde dem Shape Optimization Interface hinzugefügt. Eine Demonstration dieser Funktionalität sehen Sie in dem neuen Tutorial-Modell Maximizing the Eigenfrequency of a Shell.

Die COMSOL Multiphysics Benutzeroberfläche, die den Model Builder mit hervorgehobenem Optimization Knoten, den entsprechenden Einstellungen, einem Schalen-Modell im Grafikfenster und den Objective Probe Table zeigt.
Das Übungsmodell "Maximizing the Eigenfrequency of a Shell" zeigt wie das neue Polynomial Shell Feature genutzt werden kann, um die niedrigste Eigenfrequenz einer Schale zu maximieren.

Neue und Aktualisierte Tutorial-Modelle

COMSOL Multiphysics® Version 6.1 bietet mehrere neue und aktualisierte Tutorial-Modelle für das Optimization Module.