密度法によるトポロジー最適化の準備を行う：フリーFEMソフトとExcelマクロで形状最適化（6）（6/6 ページ）

原理原則を押さえていれば、高額なソフトウェアを用意せずとも「パラメトリック最適化」「トポロジー最適化」「領域最適化」といった“形状最適化”手法を試すことができる！　本連載ではフリーのFEM（有限要素法）ソフトウェア「LISA」と「Excel」のマクロプログラムを用いた形状最適化にチャレンジする。連載第6回では「最適性規準法」を用いて、剛性を最大化＝平均コンプライアンスを最小化する設計パラメータを求める。

[高橋良一／ＲＴデザインラボ 代表，MONOist]

解析を実行する

　「Named Selections」と「Loads＆Constraints」のツリー構造が、図19と同じになっていることを確認してください。ちなみに、「force」が「displacement」の上にあると、トポロジー最適化のときにエラーとなります。また、余計なものがあれば右クリックして削除してください。

図19　荷重条件のチェック［クリックで拡大］

　上部メニューから図20に示した「＝」マークのボタンを押して解析を実行します。すると「Solver」ウィンドウが表示されるので、「×」ボタンを押してウィンドウを閉じてください。この「×」ボタンの操作を忘れると後でうまくいきません。

図20　解析の実行［クリックで拡大］

　図21のように、LISAの画面左にあるツリーから「von Mises Stress」クリックして、相当応力を表示させましょう。

図21　ミゼス相当応力の表示［クリックで拡大］

　図22のように、上部メニューから「File」−「Save as…」をクリックし、「名前を付けて保存」ウィンドウを開きます。保存場所はCドライブ直下の「C:\Temp」フォルダです。ファイル名として「beam1_opti_1」を入力し、［保存］ボタンを押します。「C:\Temp」フォルダに「beam1_opti_1.liml」という名前のファイルが生成されます。このファイルに入力情報と結果が入っています。今回は「C:\Temp」フォルダを使いましたが、他のフォルダ名でも構いません。しかし、フォルダ名、ファイル名は必ず半角英数字（1バイト文字）にしてください。

図22　有限要素法モデルと結果の保存［クリックで拡大］

　実はファイル名の付け方には、図23に示したようなルールがあります。Generationとは、図1の計算手順で示した外側のループの繰り返し数のことです。

図23　ファイル名の意味［クリックで拡大］

　長かったですね。これでトポロジー最適化とLISAの準備ができました。次回はこのデータを使ってトポロジー最適化を行います。お楽しみに！　（次回へ続く）

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Profile

高橋 良一（たかはし りょういち）
ＲＴデザインラボ 代表

1961年生まれ。技術士（機械部門）、計算力学技術者 上級アナリスト、米MIT Francis Bitter Magnet Laboratory 元研究員。

構造・熱流体系のCAE専門家と機械設計者の両面を持つエンジニア。約40年間、大手電機メーカーにて医用画像診断装置（MRI装置）の電磁振動・騒音の解析、測定、低減設計、二次電池製造ラインの静音化、液晶パネル製造装置の設計、CTスキャナー用X線発生管の設計、超音波溶接機の振動解析と疲労寿命予測、超電導磁石の電磁振動に対する疲労強度評価、メカトロニクス機器の数値シミュレーションの実用化などに従事。現在ＲＴデザインラボにて、受託CAE解析、設計者解析の導入コンサルティングを手掛けている。⇒ ＲＴデザインラボ