Možnosti optimalizace konstrukčního návrhu
Loading...
Date
Authors
ORCID
Advisor
Referee
Mark
A
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství
Abstract
Tato práce se zabývá problematikou týkající se optimalizace konstrukčních návrhů. S přibývajícími nároky průmyslového světa roste počet typů optimalizací, jež mají za cíl v rámci nejrůznějších přístupů co nejvíce zvýhodnit navrhovanou součást. K těmto optimalizacím jsou z důvodů pokročilejší výpočtové náročnosti využívané různé numerické řešiče, jež usnadňují a zrychlují celý proces optimalizace. Jednou z možností řešení nastíněné problematiky je využití programu Ansys Workbench, jež je předmětem této práce. Optimalizace, která byla vybrána mimo jiné z důvodů dostupnosti v studentské licenci programu Ansys Workbench, se nazývá topologická optimalizace. Jedná se o proces, kterým je u součástí, které v provozním stavu podléhají zatížení, dosaženo nového tvaru součásti. Nová součást disponuje nižší hmotností a dostatečnou tuhostí tak, aby nedošlo k přesažení omezujících materiálových charakteristik, což by vedlo k návrhu, jehož realizace by byla nebezpečná. Výhodou nové součásti o dostatečné tuhosti a zredukované hmotnosti je nižší cena za použitý materiál. Tímto se při kusové, ale především při sériové výrobě, významně snižuje finanční náročnost výrobního procesu. Hlavním výstupem této práce je uvedení stručného přehledu programů využitelných pro topologickou optimalizaci, ukázka topologické optimalizace na elementárních součástech a realizace této optimalizace na konkrétním konstrukčním prvku pro zástavbu do testovacího stavu.
This work deals with issues related to the optimization of structural designs. With the increasing demands of the industrial world, the number of types of optimization is growing, which aims to make the proposed component as advantageous as possible within the framework of various approaches. Due to the more advanced computational complexity, various numerical solvers are used for these optimizations, which facilitate and speed up the whole optimization process. One of the possible solutions to the outlined problem is the use of the Ansys Workbench program, which is the subject of this work. The optimization that was selected for avialability in the Ansys Workbench student license is called topological optimization. This is the process by which a new part shape is achieved for components that are subject to load in the operating state. The new component has a lower weight and sufficient rigidity so that the limiting material characteristics are not exceeded, which would lead to a design, the implementation of which would be dangerous. The advantage of a new component with sufficient rigidity and reduced weight is a lower price for the used material. This dramatically reduces the financial demands of the production process in a piece, but especially in series production. The main output of this work is the inclusion of a brief overview of programs usable for topological optimization, a demonstration of topological optimization on elementary components and the implementation of this optimization on a specific structural element for installation in the test state.
This work deals with issues related to the optimization of structural designs. With the increasing demands of the industrial world, the number of types of optimization is growing, which aims to make the proposed component as advantageous as possible within the framework of various approaches. Due to the more advanced computational complexity, various numerical solvers are used for these optimizations, which facilitate and speed up the whole optimization process. One of the possible solutions to the outlined problem is the use of the Ansys Workbench program, which is the subject of this work. The optimization that was selected for avialability in the Ansys Workbench student license is called topological optimization. This is the process by which a new part shape is achieved for components that are subject to load in the operating state. The new component has a lower weight and sufficient rigidity so that the limiting material characteristics are not exceeded, which would lead to a design, the implementation of which would be dangerous. The advantage of a new component with sufficient rigidity and reduced weight is a lower price for the used material. This dramatically reduces the financial demands of the production process in a piece, but especially in series production. The main output of this work is the inclusion of a brief overview of programs usable for topological optimization, a demonstration of topological optimization on elementary components and the implementation of this optimization on a specific structural element for installation in the test state.
Description
Citation
KOPEČEK, P. Možnosti optimalizace konstrukčního návrhu [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. 2021.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
cs
Study field
Základy strojního inženýrství
Comittee
doc. Ing. Pavel Novotný, Ph.D. (předseda)
doc. Ing. Zdeněk Kaplan, CSc. (místopředseda)
Ing. David Svída, Ph.D. (člen)
Ing. Michal Janoušek, Ph.D. (člen)
Ing. Aleš Prokop, Ph.D. (člen)
Date of acceptance
2021-06-15
Defence
Student seznámil zkušební komisi s průběhem řešení, výsledky a závěry své závěrečné práce. V návaznosti na posudek oponenta zodpovídal následující otázky oponenta:
1) Popište prosím okrajové podmínky pro analýzu těhlice předního kola, jež používáte ve své práci.
Hodnocení odpovědi:
Zodpovězeno
2) Popište prosím, jak funguje předepnutí a vytvoření zátěžného momentu uvnitř řešeného testovacího stavu.
Hodnocení odpovědi:
Zodpovězeno
3) V závěru uvádíte nástin alternativy provedení spojení mezi přírubou a domkem pro předepnutí testovacího stavu,
můžete tuto koncepci více popsat?
Hodnocení odpovědi:
Zodpovězeno
Dále byly členy komise studentu položeny následující otázky:
4) Je vhodné použití okrajových podmínek na součásti těhlice?
Hodnocení odpovědi:
Zodpovězeno
5) Jak je řešena topologická optimalizace v prostředí Ansys?
Hodnocení odpovědi:
Částečně zodpovězeno
6) Můžete porovnat navrhované řešení k řešení jiných autorů při návrhu těhlice na Formuli student?
Hodnocení odpovědi:
Zodpovězeno
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení