Free shape panel_설명_v10

Free-Shape Optimization

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Free Shape Optimization

• No user-defined shape perturbation vector is necessary
• Reduce the effort to guess what would be the optimum shape
• Free Shape optimization uses a proprietary optimization technique
developed by Altair, wherein the outer boundary of a structure is
altered to meet with pre-defined objectives and constraints
• Can be combined with any type of optimization e.g. w/ morphing
based shape optimization

Optimum
?



• DSHAPE card
Format
(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10)

DSHAPE ID
PERT DTYPE MVFACTOR NSMOOTH
GRID GID1 GID2 GID3 GID4 GID5 GID6 GID7
GID8 GID9 .… .…
Optional continuation line for grid constraints
(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9)

GRIDCON GDID1 CTYPE1 CID1 X1 Y1 Z1
GDID2 CTYPE2 CID2 X2 Y2 Z2
…. …..



• DTYPE – Free shape 영역 움직임의 방향을 제어하는 parameter

초기영역 내부로의 초기 영역 외부로의
이동이 없음 이동이 없음

BOTH (default) GROW SHRINK
변형전
NOTE : Grow 또는 shrink와 같은 설계 범위
변형후 제약조건이 요구되지 않으면, ‘Both’를 사용하는
것을 추천함



• MVFACTOR – Free-Shape 설계 영역에서 정의한 grid들이 하나의 iteration에서
이동할 수 있는 최대 이동 비율을 정의 (default = 0.5)
• Grid movement = MVFACTOR X 평균요소크기
• MVFACTOR를 작게 부여하면 free-shape optimization은 느리게 수행되지만 보다
안정적이라는 이점이 있음

변형전 형상

MVFACTOR=0.5경우 iteration당 변화

MVFACTOR=1.0경우 iteration당 변화



 NSMOOTH : Free-shape 최적화 요소 smooth를 위한 grid 층의 개수 (default=10)
 Larger NSMOOTH : 요소 파괴를 피하는데 좋지만 느리게 최적화 속도가 느림
 NSMOOTH can be larger than the number of available layers.

(a) NSMOOTH = 5 (b) NSMOOTH = 1



 Constraint on GRID (Gridcon) – Grid의 움직임을 제어하는 parameter
1. FIXED – Free-shape 최적화 중 grid의 이동을 없게 만듬
2. VECTOR – 적용된 vector 방향으로 grid가 이동하도록 강제부여
3. PLANAR – Normal 방향으로 정의한 vector를 갖는 plane내에서만 grid가 움직임
Example
1. CTYPE=VECTOR

CTYPE 미정의

Vector 를 정의하여,
GRID의 이동을 고정함



2. CTYPE=PLANAR

Model Setup
설계 Grid 정의

CTYPE 미정의
Y방향으로 Shape 변경이 발생함

CTYPE=PLANER 정의 Y 방향의 Shape
(X-Z Plane) Change가 없음



 1-plane Symmetry Constraint : 선택한 plane에 기준한 대칭 형상을 생성하는 parameter

Free-shape 설계 grid가
정의된 2-d model

Symmetry constraint 가 Symmetry constraint를
적용되지 않은 경우 적용한 경우



 Extrusion Constraint : 정의된 path를 따라 단면을 일정하게 유지하고자 할 때 사용

Extrusion Constraint가
적용된 결과 예

Extrusion Path를 Circular extrusion
적용하지 않은 결과 path를 적용한 결과



 Side Constraint : 선택한 두 좌표 (x1,y1,z1), (x2,y2,z2) 사이에서 최대 변위량 영역을
정의하는 parameter. Range는 직교좌표, 원형좌표, 구형 좌표계에 따라서 결정됨

R1, R2 반경에 따른 Side Side Constraint가 Side Constraint를
Constraint 적용 모델 적용되지 않은 결과 형상 적용하여 얻은 결과



 Mesh Barrier Constraint : Special shell element (BMFACE)를 이용하여 수치적으로
변형의 최소를 정의하는 효과를 부여하는 parameter

Mesh Barrier가
적용된 형상

Mesh Barrier가
적용되지 않은 결과

Mesh Barrier와
1-Plane symmetry가 함께
적용된 결과

Mesh Barrier가
적용된 결과


Free Shape optimization

P

Objective :
Minimize compliance

Subject to:
Volume < 4000.00



DSHAPE 2

DSHAPE 1

Select Free Shape design grids



Move only on X-Z plane – fix the height of the beam section



ITER 0 : Compliance = 4.103E+00 Volume = 6.480E+03



ITER 26 : Compliance = 3.368E+00 Volume=3.994E+03
Objective -17.91%, Max. constraint violation 62.00% 0.00%


Example 2: shape change history

Shape history of the solid beam example


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