Numeryczna analiza optymalizacji na przykładzie uderzenia cylindra w nieodkształcalną przeszkodę

W pracy przedstawiono podstawowe zasady formułowania problemu optymalizacji w inżynierii mechanicznej. Omówiono metody i techniki poszukiwania optymalnych rozwiązań dostępne w pakiecie LS-OPT. Możliwości tego pakietu w praktyce zostały sprawdzone dla przykładowego zagadnienia maksymalizacji absorpcji energii uderzenia aluminiowego cylindra w nieodkształcalną przeszkodę. Rozważano dwie zmienne optymalizacyjne: promień cylindra oraz grubość jego ścianki. Ponadto nałożono warunek ograniczający siłę działającą na uderzaną ściankę do określonej wartości. Obliczenia wykonano, wykorzystując sprzężenie LS-OPT z TrueGrid (modyfikacja geometrii) oraz LS-DYNA (zasadnicza analiza MES). W wyniku przeprowadzonej analizy uzyskano zbieżne rozwiązania spełniające zadane warunki, potwierdzając tym samym przydatność omawianego narzędzia.

The fundamental rules for optimization problem formulating in mechanical engineering were presented in this work. The optimizing methods and techniques implemented in LS-OPT soft ware package were discussed. The case study of maximizing absorbed energy during an aluminum cylinder impact on the rigid wall was analyzed to testify the capabilities of this soft ware. Two design variables were considered, radius and cylinder thickness. Furthermore, the constraint was applied to limit the maximum normal force on the rigid wall. The analysis was performed by LS-OPT coupled with TrueGrid (shape optimization) and LS-DYNA (basic FEA). As the results, the convergent solutions were obtained realizing assumed conditions. It was proved that the LS-OPT package can be considered as a very useful tool for CAE problems.