이 섹션에서는 쉐이프 생성기의 유효성 검사 문제 리스트를 설명합니다. 가능한 경우, 알려진 솔루션 또는 이론적 솔루션과 쉐이프 생성기를 대조하여 안정적으로 쉐이프 생성기를 사용할 수 있는 경우를 이해하는 것이 중요합니다. Inventor 2016 R2 - Subscription에서 사용 가능
인장 큐브
이 문제에서는 큐브 맨 위에 인장 하중이 적용되었습니다. 큐브의 맨 아래 표면에서 네 구석이 하중 방향으로 구속되었지만 평면에서 자유롭게 슬라이드할 수 있습니다.
쉐이프 생성기를 사용하면 예측된 결과를 재현할 수 있습니다. 슬라이딩 경계 조건에서는 큐브의 맨 아래에 수평 막대가 표시됨에 유의합니다(게시된 결과 [1]과 일관됨).
이제 경계 조건을 수정하여 큐브의 맨 아래 표면에서 네 구석에 모든 변위가 고정되도록 합니다(동질한 디리클레 조건). 네 개의 대각선 부재 [1]만 포함된 쉐이프가 표시됩니다.
캔틸레버 빔
이 문제에서는 캔틸레버 빔(L = 40, H = 25, W = 1)이 빔의 자유 끝에 작용하는 점 하중에 의해 하중을 받습니다. 점 하중은 빔의 자유 끝 중간에 적용됩니다. 빔은 등방성 재질로 생성됩니다(탄성계수: 106, 프와송의 비: 0.25).
아래 게시된 결과에서는 허용 가능한 최소 부재 지름 [2]를 다양화할 수 있도록 원래 설계 영역 볼륨을 50%로 설정하여 최적의 빔 형상을 표시합니다.
쉐이프 생성기를 사용하면 최소 부재 지름이 2인 사례 (b)와 아주 유사한 결과를 재현할 수 있습니다. 쉐이프 생성기는 현재 최소 부재 크기를 부과하지 않습니다. 얇은 부재로 부품을 생성하려면 아래 표시된 것처럼 더 높은 해상도의 메쉬를 사용해야 합니다.
쉐이프 생성기 결과와 현저하게 다른 한 가지는 빔의 고정된(왼쪽) 끝에 남아 있는 재질입니다. 경계 조건이 이 위치에 적용되었기 때문에 이 면을 따르는 재질이 자동으로 유지되었습니다. 하중과 구속조건이 적용된 면은 쉐이프 생성기를 실행할 때 자동으로 유지됩니다.
브리지
이 문제에서는 한 구역에 작용하는 균일하게 분포된 하중을 지지하는 데 필요한 지지 구조를 결정하는 것을 목표로 합니다. 아래 그림에 표시된 대로 구조 [1] 아래에 고정 구속조건 3개가 있습니다.
쉐이프 생성기를 사용하여 맨 위에 적용된 균일하게 분포된 하중으로 이 구조를 빔으로 모델링합니다. 고정 구속조건 3개가 빔 맨 아래에 적용됩니다(각 끝에 하나씩, 중간 길이에 하나). 아래 결과가 게시된 솔루션과 일치합니다. 생성된 쉐이프는 압축 압력 하중을 고정 구속조건에 전달할 수 있는 2개의 지지 아치에 구축된 브리지 데크의 양식을 취합니다.
반구형 쉘
이 문제에서는 얇은 반구형 쉘을 검사합니다. 쉘의 맨 위에는 구멍 개구부가 있으며 주변에 압축 하중이 적용됩니다. Y 변위가 반구형의 맨 아래 모서리에 고정되어 있습니다. X 및 Z 변위는 반구형 맨 위에 있는 구멍 개구부 주변에 고정되어 있습니다 [3].
쉐이프 생성기를 사용하면 게시된 결과를 재현할 수 있습니다. 생성된 많은 결과가 게시된 결과와 일치하는 반면 몇 가지 두드러진 차이점이 반구형의 맨 아래 모서리에서 발생합니다. 쉐이프 생성기 결과에서 얇은 층의 재질만 경계 조건이 적용된 부분에 남아 있습니다. 게시된 결과에서는 반구형의 맨 아래 모서리 주변에 있는 훨씬 더 두꺼운 재질 밴드를 보여줍니다. 또한 게시된 결과에서는 이 재질 밴드의 두께를 변형한 모습을 몇 가지 보여줍니다(사용된 대칭 경계 조건 때문일 수 있음).
참조
- Eschenauer, H.A. 및 Olhoff, N. (2001) "Topology Optimization of Continuum Structures," Journal of Applied Mechanics Reviews. 54(4): 372.
- Guest, J.K., Prevost, J.H. 및 Belytschko, T. (2004) "Achieving Minimum Length Scale in Topology Optimization Using Nodal Design Variables and Projection Functions," International Journal for Numerical Methods in Engineering. 61(2): 238-254.
- Dede, L., Borden, M.J. 및 Hughes, T.J.R. (2012) "Isogeometric Analysis for Topology Optimization with a Phase Field Model," Archives of Computational Methods in Engineering. 19(3): 427-465.