ارزیابی روش‌های انتخابی بهینه ‌سازی توپولوژی با هدف ساخت قطعه صنعتی به کمک روش ساخت افزودنی: مطالعه موردی

Abstract

در سال‌های اخیر، بهینه سازی توپولوژی به عنوان رویکردی خلاقانه به منظور طراحی قطعات سبک و با کارایی بالا مورد استفاده قرار گرفته است. با وجود تنوع و گستردگی بالای این روش‌ها، تنها تعداد محدودی از آن‌ها را می‌توان در در نرم‌افزارهای تجاری و قابل استفاده برای هندسه‌های پیچیده یافت. در این پژوهش در گام اول قطعه‌ای صنعتی بازطراحی و سپس به سه روش مختلف بهینه سازی توپولوژی شامل کمینه سازی انرژی کرنشی با متغیرهای پیوسته، کمینه سازی انرژی کرنشی با متغیرهای گسسته و بهینه سازی مقید شده با تنش، تا حدود 60 درصد سبک سازی می‌گردد. سپس پارامترهایی نظیر بیشینه تنش و جابه‌جایی، ضریب ایمنی، میزان همگرایی و خطای ناشی از آن، وزن نهایی و هزینه محاسباتی در هر رویکرد مقایسه می‌شود. هدف اصلی از این مطالعه یافتن بهترین روش در دسترس به منظور سبک سازی این قطعه می‌باشد. در نهایت می‌توان نتیجه گیری نمود که با وجود تفاوت‌هایی در عملکرد و نتیجه هر رویکرد، تمامی روش‌ها قابل قبول هستند اما روش کمینه سازی انرژی کرنشی با متغیر پیوسته در عین رسیدن به وزن مناسب، تمرکز تنش کمتری خواهد داشت. لازم به ذکر است که عموما هندسه‌های بهینه سازی شده دارای پیچیدگی‌های فراوانی هستند و به دلیل پتانسیل و انعطاف پذیری بالای فناوری‌های ساخت افزودنی تنها به کمک این روش‌ها قابل تولید می‌باشند.