Jedną z nowości wprowadzonych w Creo 5.0 przez PTC jest narzędzie do optymalizacji topologii modelu. Optymalizacja topologii to technologia dostępna na rynku już ponad 20 lat, ale przede wszystkim w postaci samodzielnych aplikacji. PTC, współpracując z Vanderplaats Research & Development, zaimplementowało algorytmy optymalizacji topologii bezpośrednio w Creo. Dzięki temu konstruktorzy nie muszą odrywać się od pracy, by przejść do innego narzędzia – cały proces, od projektowania po wytworzenie, może odbywać się w jednym, spójnym i znajomym środowisku. Co więcej, Creo jako jedyne narzędzie na rynku oferuje możliwość automatycznego zbudowania zoptymalizowanej geometrii bryłowej na podstawie wyników otrzymanych w postaci geometrii fasetkowej.
Optymalizacja topologii to metoda matematyczna optymalizująca rozmieszczenie materiału w zadanej przestrzeni dla danego zestawu obciążeń, warunków brzegowych i utwierdzeń, której celem jest maksymalizacja działania układu. Metoda ta nie bierze pod uwagę kształtu, estetyki, tradycyjnego podejścia ani żadnych innych stosowanych zazwyczaj ograniczeń projektowych. W najprostszym ujęciu: mając dany układ obciążeń i utwierdzeń, algorytm wyznaczy materiał niezbędny do przeniesienia obciążeń.
Przeprowadzenie optymalizacji topologii w Creo Parametric 5.0 zaczyna się podobnie do przeprowadzenia analizy MES: należy zdefiniować zestaw obciążeń i utwierdzeń działających na model. Jako model wykorzystany został wahacz zawieszenia skutera śnieżnego Indy 800 firmy Polaris.
Po zdefiniowaniu warunków brzegowych, należy określić kierunek optymalizacji modelu. W tym celu stosuje się cel projektowy, jak np. energię odkształcenia postaciowego. Konieczne jest też zdefiniowanie ograniczenia projektowego, np. w postaci ułamka początkowej masy modelu.
Przed rozpoczęciem badania optymalizacyjnego konieczne jest też zdefiniowanie siatki elementów skończonych.
Po przygotowaniu wszystkich definicji można przeprowadzić badanie optymalizacyjne. Wynikiem analizy jest geometria fasetkowa o zmodyfikowanym kształcie, której wytrzymałość jest praktycznie taka sama, jak początkowego modelu.
Wyniki analizy można wyświetlić w postaci odkształconej i nieodkształconej, statycznie albo jako animację.
Ostatnim etapem optymalizacji topologii jest przekształcenie uzyskanej w wyniku optymalizacji geometrii fasetkowej na typową geometrię bryłową. Jak już zostało powiedziane, Creo Parametric jest jedynym narzędziem, które oferuje taką możliwość w postaci zautomatyzowanej, a nie pracy ręcznej. Do rekonstrukcji otrzymanej geometrii wykorzystywane jest narzędzie Freestyle, generujące powierzchnie zachowujące ciągłość krzywizny.
Na koniec można porównać wyniki analizy MES początkowej wersji modelu z jego wersją zoptymalizowaną. Jak widać, maksymalne naprężenia zredukowane w pierwotnej wersji modelu wyniosły ok. 582 MPa, a dla modelu zoptymalizowanego ok. 587 MPa, przy czym lokalizacja występowania naprężeń jest taka sama. Maksymalne przemieszczenie wynosiło na początku 0.58 mm, a w zoptymalizowanej wersji wahacza zmalało do 0.35 mm, również nie zmieniając swojej lokalizacji.
Artykuł opublikowany również w serwisie 3dcad.pl
