L’optimisation des structures
L’optimisation est souvent associée à la réduction de la masse d’une structure. Cependant, il est également possible de minimiser les contraintes, les déplacements, les efforts dans les liaisons, ou votre propre fonction objective, etc …
Il est possible de rechercher une solution pour les différents types d’analyses disponibles dans Nastran.
- Statique linéaire
- Flambage Eulérien
- Analyse modale
- Réponse en fréquence
- Réponse transitoire
- Utilisation des super-éléments
Nous pouvons réaliser différents types d’optimisation
L’optimisation topologique
Le but de cette gamme d’optimisations est de déterminer la répartition de matière dans la structure.
Etape 1
Classiquement, nous partons d’une enveloppe extérieure sur laquelle nous définissons :
- Les zones figées (En rouge sur l’image ci-dessous). Ces zones permettent de garantir qu’à la fin du processus d’optimisation les parties fonctionnelles (Fixations, zones de liaison, etc …) ne seront pas modifiées
- Les conditions aux limites
- Les chargements
- Les différents cas de charges
- Les matériaux
- Toutes autres données nécessaires au bon déroulement du calcul.
Etape 2
L’étape suivante consiste à lancer le calcul éléments finis. Il faut spécifier entre autres :
- La réduction de masse voulue en fin de processus
- Des contraintes sur le déplacement, la fréquence propre, etc …
- Les options pour la forme finale :
- Forme sans contrainte particulière (Optimisation libre)
- Conservation d’une ou plusieurs symétries
- Nombre de répétitions cylindriques
- Dimension minimale des membrures
- Possibilité d’extruder la pièce optimisée
- etc …
Etape 3
L’étape finale de ce type d’optimisation consiste à récupérer la forme issue du calcul éléments finis et de la réaliser dans votre logiciel de CAO.
L’optimisation dimensionnelle
Le but de cette gamme d’optimisation est de déterminer les propriétés de la structure.
Etape 1
Le point de départ de ce type d’optimisation est toujours un modèle éléments finis qui fonctionne et qui est proche de la solution finale.
Il est alors nécessaire de définir les caractéristiques que nous désirons optimiser. A titre d’exemple, il est possible de choisir les variables de conception suivantes :
- Les épaisseurs de plaques
- Les sections de poutres
- La masse volumique d’un matériau
- Les offsets dans les plaques, poutres et masses ponctuelles
- Etc …
Les contraintes d’optimisation sont par exemple :
- Les déplacements
- Les contraintes mécaniques
- Les fréquences propres
- Etc …
Le lancement du calcul d’optimisation nécessite, outre les réglages spécifiques au solveur d’optimisation, la définition de :
- La définition de la fonction objective
- Les types d’analyse éléments à prendre en compte (statique, analyse modale, réponse en fréquences, etc …
- Les différents cas de charge à prendre en compte pour l’optimisation.
Etape 2
Lancement du calcul et post-traitement.
A l’issue d’un calcul d’optimisation les informations suivantes sont disponibles :
- Valeur finale de la fonction objective
- Valeur de chaque variable de conception définie à l’étape 2
- Les résultats de la structure optimisée.
L’optimisation topométrique
Le but de cette gamme d’optimisation est de déterminer la répartition des épaisseurs dans les plaques. Contrairement à l’optimisation dimensionnelle où une plaque est vue dans son ensemble, dans l’optimisation topométrique chaque élément de plaque peut varier en épaisseur.
Cela permet d’avoir une meilleure idée des zones à modifier.