トポロジー最適化の実践 〜いろいろな“形の創造”事例〜：フリーFEMソフトとExcelマクロで形状最適化（8）（2/7 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8回では、トポロジー最適化の適用による、いろいろな“形の創造”事例を紹介する。

[高橋良一／ＲＴデザインラボ 代表，MONOist]

節点数の確認、材料定数／拘束条件の設定

　では、LISAの上部メニューから「Mesh tools」−「Refine」−「Custom…」をクリックし、図6のように数値を代入して、［Apply］ボタンを押してください。

図6　要素分割［クリックで拡大］

　同じく、LISAの上部メニューから「Mesh tools」−「Node／Element List」をクリックし、図7のウィンドウを表示させ、下の方にスクロールして節点数が1300以下の「1281」になっていることを確認します。

図7　節点数の確認［クリックで拡大］

　図8のように材料定数を設定してください。

図8　材料定数の設定

　続いて拘束条件を設定するのですが、図1に示した通り、今回は2分の1対称モデルです。対称モデルでは分割した辺の法線方向の変位だけを拘束します。今回の場合はモデル右辺のX方向変位を拘束します。Y方向変位は拘束しません（図9）。

図9　対称境界条件の設定［クリックで拡大］

　次は、左下の節点変位の拘束です。先ほどX方向の拘束をしたので、もうX方向の剛体変位はしません。従って、図10のように、左下3節点のY方向変位を拘束します。

図10　境界条件の設定［クリックで拡大］

　図11のように、右上の2節点にY方向−100［N］の荷重を設定します。

図11　荷重の設定［クリックで拡大］

　LISAの画面左にあるツリーが図12のように、「displacement」が2つ、「force」が1つになっていること、「displacement」が上にあること、これ以外のものがないことを確認してください。もし余計なものがあったら、右クリックで削除してください。

図12　境界条件の設定［クリックで拡大］