كليدواژه :
بهينه‌سازي , بهينه‌سازي توپولوژيك , انسيس , تنش حرارتي , ساخت افزايشي
چكيده فارسي :
در دنياي جديد با توجه به هزينه‌هاي ناشي از توليد و رويكرد جامعه‌ي صنعتي در سبك و كوچك‌تر ساختن سازه‌ها و قطعات مكانيكي، احساس نياز به تحولي عظيم در تغيير رويكرد طراحان به مقوله طراحي شدت يافته است. در اين پژوهش به بررسي قابليت‌ها، ميزان كارايي و محدوديت‌هاي شاخه‌اي جديد از علم طراحي به نام بهينه‌سازي توپولوژيك پرداخته شد. معيار انتخاب مسائل، تلاش در جهت هرچه بهتر نشان دادن قابليت‌هاي بهينه‌سازي توپولوژيك بوده است. به‌منظور ارزيابي مسائل پيچيده از الگوريتم‌هاي بهينه‌سازي در محدوده نرم‌افزار انسيس بهره گرفته شد كه ازجمله اين مسائل مي‌توان به تير يكسر گيردار تحت بارگذاري استاتيكي، تير دوسرگيردار تحت بارگذاري استاتيكي و حرارتي، هندسه گنبدي شكل تحت بارگذاري استاتيكي و حرارتي اشاره كرد. نتايج نشان داد حجم كاسته شده در مدل‌هاي نهايي به ترتيب برابر 66.29%، 52.88 %، 50.054% است كه اين امر طبيعتاً مقداري افزايش در تنش و جابجايي مدل نهايي داشته است كه طراح با توجه به محدوديت‌هاي حاكم بر مسئله حقيقي مي‌تواند آن‌ها را تنظيم كند. نتايج نشان داد كه مقدار ميانگين تنش در نمونه‌هاي تير يكسر گيردار، تير دوسرگيردار و هندسه گنبدي شكل به ترتيب 88، 800 و 6 مگاپاسكال افزايش يافته است. همچنين ميانگين ميزان جابجايي در اين نمونه‌ها به ترتيب 0.0001، 0.006 و 0.002ميلي‌متر افزايش يافت. به‌منظور ارزيابي چالش‌هاي پيش‌بيني‌نشده و بررسي توليد‌پذيري نمونه‌هاي بهينه‌شده، نمونه گنبدي شكل با توجه به وجود حفره‌هاي سه‌بعدي در بدنه، انتخاب و با استفاده از فرايند ساخت افزايشي توليد شد. نتايج نشان داد كه محصول خروجي از دقت مناسبي برخوردار است.
چكيده لاتين :
In this study, capabilities, performance, and limits of a new design field named topology optimization were investigated. Case studies under different loads and boundary conditions were evaluated. The case studies were selected by the purpose of illustration of the capabilities of topology optimization. In order to analyze the case studies with more complexity such as cantilever beam, both end fixed beam, dome shape under static and thermal loading, Optimization algorithms were used in the ANSYS software. Results showed reduced volume in final models are 66.29%, 52.88%, 50.054%, respectively. The mean value of stress in the Cantilever beam,both end beam and dome shape was increased 88, 800 and 6 Mpa, respectively. Also, the displacement level was increased 0.0001, 0.006 and 0.002 mm, respectively. In order to reveal the unexpected challenges and evaluation of optimized models, due to the presence of cavities in the body, Dome Shape model was selected and produced by additive manufacturing (FDM method). Results indicated that the output product has good dimensional accuracy and surface smoothness. By creating support structures that manually selected numbers and locations, 3D cavities were formed with good accuracy, indicate that there is a high potential for manufacturability of complex design parts without classical methods.
