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）（6/7 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]

材料定数／拘束条件／荷重条件を設定して最適化を実行する

　LISAのツリーにある「Meshed_Geometry ＜1162 elements linked＞」を右クリックし、図34のように材料定数を設定します。今回は厚さ10［m］です。3D CADでは［mm］単位でモデリングしたのに、LISAでは［m］単位で読み込まれてしまいました。

図32　材料定数の設定［クリックで拡大］

　図33のように、拘束条件と荷重条件を設定します。荷重値はY方向−100［N］です。

図33　拘束条件と荷重条件の設定［クリックで拡大］

　図34のように、LISAのツリーにある「Named Selections」以下の「Surface2 ＜linked＞」を右クリックし、削除しておいてください。

図34　余計なオブジェクトの削除［クリックで拡大］

　ファイル名は「hook_opti_1.liml」とします。図35に示すように「hook_opti_1」と入力して［OK］ボタンを押してください。

図35　LISAファイルの保存［クリックで拡大］

　後は、今まで述べてきた方法で最適化を実行してください。Excelシートの設定値を図36に示します。a＝0.3［-］でやってみましょう。

図36　Excelシートの設定［クリックで拡大］

　図37に最適化計算の過程を示します。図38にf（ρ₁、ρ₂、ρ₃……ρ_ne）の変化を示します。物体に蓄えられる仕事量（エネルギー）が最小化されていることが分かります。

図37　最適化計算の過程［クリックで拡大］

図38　f（ρ₁、ρ₂、ρ₃……ρ_ne）の変化［クリックで拡大］