Možnosti optimalizace konstrukčního návrhu - Kopeček, Pavel (Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství, 2021)
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.
Possibilities of structural design optimization
Keywords: Optimalizace; topologická optimalizace; Ansys Workbench; MKP; Optimization; topology optimization; Ansys Workbench; FEM