いろいろな形状の領域最適化をやってみよう：フリーFEMソフトとExcelマクロで形状最適化（14）（3/5 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。最終回となる連載第14回では、リンク部品とベアリングサポートを題材に、領域最適化を行う。

[高橋良一／ＲＴデザインラボ 代表，MONOist]

リンク部品の領域最適化（続き：その2）

　図13に示すように、ツリー構造の「Components & Materials」−「Meshed Geometry ＜533 elements＞」−「Material」を右クリックして、「Edit」を押し、「Material Properties（Material）」ダイアログを表示して、ポアソン比を「0」に変更します。

図13　領域変更のための解析モデルのポアソン比の変更［クリックで拡大］

　領域変更のための解析モデルをファイル名「Link_TM_surface_0.liml」で保存します。応力を求めるための解析モデルと領域変更のための解析モデル（第1世代）を図14に示します。

図14　解析モデル［クリックで拡大］

　図15のように、Link用の新しいExcelシートを作ります。後は前回説明した作業です。下記作業の繰り返しです。

図15　Excelシートのコピー［クリックで拡大］

1. Excel：第1世代だけA4セルを「1」に変更
2. LISA：Link_TM_struct_[n].limlの読み込み（[n]は世代数）
3. LISA：解析、保存
4. Excel：［Read stress］ボタン、［Write surface］ボタン
5. LISA：Link_TM_surface_[n].limlの読み込み
6. LISA：解析、保存
7. Excel：［Read deformation］ボタン、［Write next structure］ボタン
8. 2．に移動：……以下、同じ

　図16に領域の形と相当応力分布を示します。A部の応力集中が軽減されていく様子が分かります。図17にひずみエネルギーと相当応力最大値の変化を示します。まだまだ応力は下がりそうですが、あまり形が変わると他の部品と干渉するので、第8世代でやめておきます。

図16　LINK領域最適化の経緯と相当応力分分布［クリックで拡大］

図17　ひずみエネルギーと相当応力最大値［クリックで拡大］