ماژول بهینه‌سازی آباکوس

هدف آموزش: در این آموزش شما با فرآیند بهینه‌سازی، ماژول بهینه‌سازی در آباکوس، انواع فرآیندهای بهینه‌سازی در Abaqus، بهینه‌سازی توپولوژی و هندسه، مراحل بهینه‌سازی در آباکوس و نهایتا ATOM و ASOM در آباکوس آشنا خواهید شد.

چندان نامعقول به‌نظر نمی‌رسد اگر Optimization را طفل نوپای ماژول‌های Abaqus بنامیم. ماژولی که از نسخه 6.11 این نرم‌افزار افزوده شده و امروز قصد داریم به یک معرفی اجمالی از آن بپردازیم. با ما همراه باشید تا در این سری آموزش آباکوس عضو جدید خانواده ماژول‌ها را بررسی کنیم: Abaqus Topology Optimization Module یا در اختصار ATOM.

منبع عکس: Design by volume, mass and load

آشنایی با بهینه‌سازی و انواع بهینه‌سازی در آباکوس

فرآیند بهینه‌سازی در واقع یک پروسه تکرارشونده است که در آن ساختار مدل ایجاد شده توسط شما از طریق جستجو برای یک حل بهینه بر اساس مجموعه اهداف و قیود ارتقا می‌یابد. ماژول بهینه‌سازی گنجانده شده در آباکوس به شما اجازه می‌دهد تا دو دسته عمده از مسائل این حوزه را براحتی آماده‌سازی کنید: بهینه‌سازی توپولوژی (علم مکان‌شناختی قرارگیری یک جسم) و بهینه‌سازی هندسه (یا شکل). در حالت اول، با در اختیار داشتن یک توزیع ماده اولیه (شکل چپ)، بهینه‌سازی توپولوژی با استفاده از ضریب‌دهی نسبی چگالی در محدوده طراحی، سبب بهبودهایی در مسئله خواهد شد (شکل راست).

حالت دوم به دستورالعمل‌هایی باز می‌گردد که منجر به پیش‌بینی یک مرز (یا هندسه) در یک طراحی با هدف بهینه‌شدن شکل قطعه می‌شود.

هر دو مورد بالا از مسائل حوزه تماس، هندسه غیرخطی، مواد غیرخطی نظیر پلاستیک و هایپرالاستیک و نیز محدودیت‌ها و قیود ساخت پشتیبانی می‌کنند. شکل زیر نشان‌دهنده فلوچارت تحلیل در ماژول Optimization آباکوس است.

مراحل بهینه‌سازی در آباکوس

برای انجام یک فرآیند بهینه‌سازی مطابق چارت فوق، ابتدا باید نوع آن‌را مشخص کنید (بهینه‌سازی توپولوژی/ بهینه‌سازی هندسه). هر یک از گام‌های بعدی فرآیند، در زیر معرفی شده است.

• Design Responses : متغیرهای مورد نیاز برای حلگر بهینه‌سازی را فراهم می‌کند. انرژی کرنشی و جابجایی مثال‌هایی در این زمینه هستند.
• Objective Functions : این گزینه تعیین می‌کند که متغیرهای مرحله قبل چگونه باید در فرآیند بهینه‌سازی مورد استفاده قرار گیرند، یعنی کدام یک از متغیرها کمینه و کدامیک بیشینه شوند یا اینکه رابطه خاصی بین متغیرها تعریف شود. برای مثال، ممکن است هدف شما کمینه کردن انرژی کرنشی (بیشینه کردن Stiffness) در یک مسئله باشد.
• Constraints : در این بخش باید مرزهای مورد نظر برای حلگر بهینه‌سازی را تعیین کنید. برای مثال، می‌توانید تعیین کنید که حجم، کمتر از 35 درصد حجم اصلی باشد.
• Geometric Restrictions : محدودیت‌ها و قیود طراحی را فراهم می‌آورد.
• Stop Condition : ماکزیمم تعداد تکرار فرآیند بهینه‌سازی در این بخش تعیین می‌شود.

پس از طی مراحل فوق، نوبت به تعریف پروسه بهینه‌سازی و اجرای آن جهت رسیدن به حل بهینه می‌رسد و در یک حلقه تکرار که در فلوچارت به نمایش در آمده است فرآیند تکرار تا رسیدن به حل بهینه ادامه می‌یابد.

تذکر: در تاریخ 9 مهر 95 آموزشی تحت عنوان ” آموزش طراحی بهینه چهارپایه توسط ماژول Optimization آباکوس ” در سایت قرار گرفت. در آن آموزش با یک مثال ساده اما کاربردی روند انجام یک تحلیل بهینه‎سازی در Abaqus شرح داده شده است. پیشنهاد می‌کنم در صورتی که به این موضوع علاقه‌مند هستید، آن آموزش را حتما مطالعه کنید.

منبع: مرجع آموزش نرم‌افزارهای مکانیک