3. Sự khác nhau giữa Generative Design so và thiết kế truyền thống
6.2.3.1 Trường hợp thứ hai: Dầm bị tải phân bố đều
Thiết kế ban đầu:
Đầu tiên, điều kiện bên của dầm được phân tích như sau: bên trái của dầm được chọn Fix constraints, mũi tên màu đỏ ở giữa có độ lớn 500 N và hướng xuống, còn lại là mũi tên màu vàng nhỏ hơn ở giữa chỉ hướng gia tốc trọng trường và hướng xuống.
Sau đó, dầm Stress:
Hình 6.38 Điều kiện biên của dầm chữ I trường hợp 2.
được phân tích dưới mô đun Static Analysis cho ra kết quả Von Mises
Ởbên trái của dầm, chịu ứng suất ở cao nhất, khoảng 9.62 MPa đến 12.02 MPa. Còn ở
Hình 6.39 Von Mises Stress của dầm chữ I ban đầu. Cuối cùng, sự chuyển vị của dầm sau khi chịu tải trọng: Displacement.
Ở bên phải có sự chuyển vị nhiều nhất là 0.1186 mm, còn bên trái, dường như không có sự thay đổi nào.
Hình 6.40 Displacement của dầm chữ I ban đầu. Thiết kế được tối ưu:
Mô đun Shape Generator giúp người kỹ sư tìm ra thiết kế tối ưu nhất cho điều kiện biên và những dữ liệu đầu vào. Để giải quyết như vậy, những dữ liệu như là Mass Target, Preserve Region, Symmetry Plane phải được đưa vào để phần mềm phân tích. Hình dưới đây là hình dạng của thiết kế được tối ưu sau khi chạy phân tích nhưng đây chỉ dữ liệu Mesh. Nếu muốn có được hình dạng như vậy thì phải tự vẽ lại trên phần mềm.
Hình 6.41 Hình dạng thiết kế được tối ưu trong Shape Generator.
Sau khi hoàn chỉnh phần CAD của dầm bằng cách Sizing Optimization được hình dạng như thế này.
Hình 6.42 Hình dạng CAD thiết kế được tối ưu.
Tiếp theo, mô hình CAD được chia lưới với các thông số như sau: số lượng nodes là 135789 và số lượng elements là 78467.
Hình 6.43 Hình dạng lưới của thiết kế được tối ưu.
Sau đó, các phần tử Mesh của chi tiết được phân tích trong mô đun Static Analysis và cho ra kết quả Von Mises Stress:
Kết quả cho thấy rằng, ứng suất cao nhất đều nằm bên phải của dầm với giá trị từ 48.28 MPa đến 60.53 MPa. Ngoài ra, tại các rãnh cũng xuất hiện ứng suất, khoảng 32.9 MPa đến 49.35 MPa. Cuối cùng thì, vùng bên phải của dầm thì ứng suất rất ít khoảng 0.21 MPa.
Hình 6.44 Von Mises Stress của dầm chữ I được tối ưu.
Tiếp theo, sự chuyển vị của chi tiết được thể hiện qua Displacement trong phần mềm:
Ởkết quả bên dưới, sự chuyển vị tối đa nằm bên phải khoảng 0.2109 mm và dần dần giảm đi khi về sang bên trái của dầm.
Hình 6.45 Displacement của dầm chữ I được tối ưu. Kết luận và Phân tích:
Có thể nói rằng, dầm chữ I được phân tích trong Inventor nhằm tìm ra ứng suất và chuyển vị của chi tiết. Ở thiết kế ban đầu, ứng suất lớn nhất là 12.02 MPa và sự chuyển vị tối đa là 0.1186 mm. Còn ở thiết kế được tối ưu, ứng suất lớn nhất là 60.53 MPa và 0.2109 mm. Ứng suất tối đa của chi tiết được tăng 48.51 MPa, nhưng ứng suất lớn nhất này vẫn an toàn vì Yield strength của vật liệu là 207 MPa. Đồng thời sự chuyển vị thì là tăng lên 0.0923 mm nhưng không đáng kể.
Những điều này có thể nhìn thấy được điều này trong biểu đồ sau đây.
VON MISES STRESS
Thiết kế ban đầu Thiết kế tối ưu
70 60.53 60 50 40 30 20 12.02 10 0 Mpa
Hình 6.46 Biểu đồ so sánh Von Mises Stress của hai thiết kế.
DISPLACEMENT
Original part Optimized part 0.25 0.15 0.1 0.1186 0.05 0 mm
Bảng 6.6: So sảng khối lượng của hai thiết kế. Dầm ban đầu
Dầm tối ưu
Phần trăm khối lượng (%)
Ngoài ra, dầm còn được giảm 2.094 kg, tương đương với 19.16%. Điều này có thể tiết kiệm một khoảng tiền vật liệu.