Topologická optimalizace v programu ANSYS s využitím strukturovaného materiálu
Loading...
Date
Authors
ORCID
Advisor
Referee
Mark
A
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství
Abstract
ANSYS je jeden z prvých komerčne dostupných softvérov, ktorý umožňuje vykonať topologickú optimalizáciu mikro-prútových štruktúr. V tejto bakalárskej práci je zobrazený postup optimalizácie, kalibrácia numerického modelu, validácia numerických výsledkov a určenie vplyvu základných parametrov, vstupujúcich do výpočtu – typu bunky, minimálnej a maximálnej relatívnej hustoty, veľkosti bunky a použitej diskretizácie. Optimalizovaný diel bol porovnaný pomocou MKP a homogenizácie s dostupnými experimentálnymi dátami. Následne bol vyhodnotený vplyv jednotlivých parametrov. Ukázalo sa, že optimalizovaná štruktúra je tuhšia ako v referenčnej štúdii a odhalený bol vplyv jednotlivých parametrov na mechanickú odozvu a časovú náročnosť výpočtu. Zároveň sa ukázalo, že metóda homogenizácie nadhodnotila mechanické vlastnosti. Výsledky bakalárskej práce validujú výpočtový model v programe ANSYS a môžu byť použité pre efektívnejšiu tvorbu optimalizačných modelov.
ANSYS is one of the first commercially available software which allows to make topology optimization of lattice structures. In this bachelor’s thesis optimization workflow, calibration of numerical model, validation of numerical results and revelation of influence of basic parameters involved in computation – cell type, minimum and maximum relative density, cell size and used discretization, are showed. Optimised part was compared by means of FEM and homogenization with available experimental data. Subsequently, influence of basic parameters was evaluated. It was shown that optimized structure is stiffer than benchmark and influence of basic parameters for mechanical response and computational complexity was introduced. Simultaneously, it was shown that homogenization overestimated mechanical response. The findings of bachelor’s thesis validate computational model in program ANSYS and can be used for more effective making of optimization models.
ANSYS is one of the first commercially available software which allows to make topology optimization of lattice structures. In this bachelor’s thesis optimization workflow, calibration of numerical model, validation of numerical results and revelation of influence of basic parameters involved in computation – cell type, minimum and maximum relative density, cell size and used discretization, are showed. Optimised part was compared by means of FEM and homogenization with available experimental data. Subsequently, influence of basic parameters was evaluated. It was shown that optimized structure is stiffer than benchmark and influence of basic parameters for mechanical response and computational complexity was introduced. Simultaneously, it was shown that homogenization overestimated mechanical response. The findings of bachelor’s thesis validate computational model in program ANSYS and can be used for more effective making of optimization models.
Description
Citation
ČERNÁK, M. Topologická optimalizace v programu ANSYS s využitím strukturovaného materiálu [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. 2020.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
sk
Study field
Základy strojního inženýrství
Comittee
doc. Ing. Petr Svoboda, Ph.D. (předseda)
doc. Ing. Daniel Koutný, Ph.D. (místopředseda)
doc. Ing. Pavel Mazal, CSc. (člen)
Ing. Milan Omasta, Ph.D. (člen)
Ing. David Nečas, Ph.D. (člen)
Date of acceptance
2020-07-20
Defence
Student prezentoval výsledky své práce a zodpověděl dotazy:
Otázky oponenta:
1. Z jakého důvodu jste se rozhodl provést MKP analýzu na neopláštěném modelu a ne na opláštěné variantě, jako v referenční studii? - zodpovězeno
2. Dokázal byste díky získaným poznatkům a chování optimalizačního nástroje nastavit úlohu tak, abyste dostal lepší výsledek, bez ohledu na shodu s referenční studií? Jak by to nastavení vypadalo a jak byste definoval lepší výsledek? - zodpovězeno
3. Píšete, že kdyby nedošlo k pandemii a následnému uzavření univerzity, tak byste porovnával výpočet s experimentálním dílem, vyrobeným ze slitiny AlSi10Mg. Byl by to stejný díl, nebo jste měl připravený jiný experiment? - zodpovězeno
Doplňující otázky:
doc. Koutný - Dokážete zdůvodnit rozdíl mezi Vašimi výsledky a referenční studií? - zodpovězeno
doc. Mazal - Jak hodnotíte rozdíl mezi experimentem a výsledky MKP? - zodpovězeno
dr. Omasta - Má význam porovnávat neopláštěnou a opláštěnou strukturu? – zodpovězeno
Byly oba modely porovnány při stejné hustotě? - zodpovězeno
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení