設計最適化

製品開発サイクルの早期に設計を最適化して製品の性能と効率を高め、材料費を削減
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製品の設計および開発段階で、エンジニアは、コスト、重量、製造可能性、品質、および性能の各分野について製品特性間のトレードオフを考慮する必要があります。このとき、安全性など重要な特性を犠牲にせずに適切な妥協を行い、全体的に最善の設計をいかに達成すべきかを決定するという難問に直面することになります。

MSC Software社は、寸法、形状、および位相の最適化など、勾配ベースの最適化法の使用または応答曲面の計算から、複数の解析分野に渡る解析および最適化のための幅広いプロセス管理まで、最適化に必要なあらゆるソリューションを提供しています。これらのソリューションは、サードパーティ製オプティマイザに組み込むことも、お客様の要件に合わせて調整することも可能です。

MSC Software製プロダクトは、様々な設計最適化に使用されています。
  • 形状最適化による応力集中の低減と製品の軽量化
  • 寸法、材料最適化による製品の軽量化
  • 位相最適化による最適化材料レイアウトの決定
  • トポグラフィー最適化による薄肉構造物のビード設計
  • トポメトリー最適化(要素ごとの板厚分布や材料特性の決定)
  • 連続型の設計変数
  • 離散型の設計変数強度・剛性・振動・騒音の同時最適化
  • 疲労解析最適化
  • 空力応答解析最適化
  • スーパーエレメント最適化
  • 自動外部スーパーエレメント最適化(AESO)
  • 外部プログラムで計算された応答の取り組み
  • 全応力設計
  • 同時に複数の解析分野に渡って複数のモデルの最適化
  • 非線形応答の最適化(等価静荷重法)
  • 線形および非線形領域の最適化
  • パラメータの感度解析と最適化
  • 複合材のための特殊な最適化
  • 確率論的研究

MSCは、コンポーネントおよびシステム設計の最適化に対して実証されたソリューションを提供しています。MSC Nastranの勾配基準最適化技法に基づき、理想的な設計を実現するために用いられる方法に応じて、ソリューションをサイズ、形状、トポロジー最適化の大きく3つに分類することができます。事前指定から開始し、設計空間を検索することで、構造挙動の様々な制約を満たす局所的に最適なソリューションを得ることができ、最適化における変数として複合材のための高度な材料特性を含むことができます。

また、MSCは、トポグラフィとトポメトリーと呼ばれる形状最適化とサイズ最適化の高度なフォームをいくつか提供しており、設計変数として材料厚さや形状をより良くコントロールすることができます。 複数の解析分野において応答関数と制約がサポートされており、ユーザーはそれぞれの解析分野に対して複数の最適化を実行する必要はありません。これら全ての解析分野を1つの実行に組み合わせることができるため、ユーザーは十分な効率とより良い設計を得ることができます。

複数の要件とロバスト性に対して良いトレードオフとなる「最良」の設計を開発することが望ましい場合があります。この場合、実験計画(DOE)法またはモンテカルロ(確立)法のような手法が役立ちます。MSCは、複数のシミュレーションモデル、さらには異なる解析分野(また、離散化設計変数も含めることも可能)に基づいたマルチランCAE実験をセットアップするためのツールを提供します。RSM(Response Surface Method)は、設計が大きな動作空間でどのように挙動するかを表す近似モデルを作成するための実験結果で使用されています。一度これらのモデルが作成されたら、“what if”検討や設計トレードオフ検討の実行が非常に容易かつ迅速になります。

最適化と設計改善の検討は多くの場合、複雑です。複数の設計概念やその他の特殊な最適化と設計改善の技法などを扱うための高度な機能を提供するサードパーティ製の専門アプリケーションとの統合を必要とすることがあります。また、これらの検討は、数百または数千の設計変数とシミュレーションモデルに関連する、追跡および管理する必要のある大量のシミュレーションデータと結果を生成します。

MSCは、他のアプリケーションと適切に機能するソリューションを提供し、お客様の特定のニーズに応じてプロセス全体を統合/管理するカスタマイズ可能な機能も提供します。また、MSCのシミュレーションコンテンツおよびプロセス管理ソリューションは、シミュレーションプロセス全体の追跡と管理に適しており、関係のあるデータが紛失することなく、重要な設計構成の容易な特定を保証します。

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