16-optimización

7/18/2019 16-Optimización

http://slidepdf.com/reader/full/16-optimizacion 1/10

Optimización del Diseño de una Placa con un Barreno.

Una placa cuadrada con un barreno en el centro es sometido a una presión uniforme de 10 ksi aplicada alagujero. El objetivo de este ejemplo es utilizar la característica de la optimización del diseño en ANSYS paramodificar las dimensiones de la placa y del agujero para reducir al mínimo el volumen de la placa sin exceder elEsfuerzo von Mises máximo de 32.5 ksi.

Se modela un cuarto de la placa, y se emplean elementos "Plane2" con una densidad de malla por defecto.

Variables Del Diseño:Este modelo tendrá la altura de placa, anchura, espesor y radio del barreno parametrizados. Losrangos son los siguientes:

Parametro Valores Minimos Valores Máximos

Altura (H) 10 pulg. 15 pulg. Ancho (W) 10 pulg. 15 pulg.

Espesor (T) 0.1 pulg. 0.25 pulg.

Radio (R) 1.0 pulg. 2.5 pulg.

Variable de Estado:Esfuerzo equivalente máximo von Mises limitada a 32.5 ksi.

Objetivo de Diseño:Reducir al mínimo el volumen de la placa.

La placa tiene un módulo de Young de 30x103 ksi y una relación de Poisson de 0.3.



1

Lo que sigue, es el procedimiento paso a paso para el problema de deflexión de la viga usando el ambienteGUI de ANSYS (interfaz gráfico con el usuario). Instrucciones: dar un Clic en el botón izquierdo del ratón(configurado para diestros) en cualquier tema que este escrito en negrita y teclear todo lo que aparezca letra

itálica, neg rita y su bray ada .

1. Defina las variables de diseño y sus valores iniciales.

(Ir al Menú de Utilerías)Parameters

Scalar ParametersIntroduzca: H = 12 y Accept Introduzca: W = 12 y Accept Introduzca: R = 1.5 y Accept Introduzca: T = 0.2 y Accept Close

PlotCtrlsNumbering

(Ir a "LINE" y dar clic) OFF (Después OFF se tornará en ON) y OK

2. Definir el tipo del elemento, el espesor de la placa y las propiedades del material.

(Ir al Menú Principal)Preprocessor

*Element TypeAdd/Edit/Delete

Add**Structural & Solid & Triangle 6 node 2 & OKó Teclee en la línea de comandos: ET,1,Plane2, y luego vuelva a *, y luegoseleccione **

OptionsElement Behavior: Plane strs w/thk & OK

Real ConstantsAdd/Edit/Delete

Add & Triangl 6 node 2 y OK Thickness: T y OK

Material PropsMaterial Models

Structural & Linear & Elastic & IsotropicEX = 30e3 PRXY =

0.3 & OK

3. Create the model using variables for the dimensions.

ModelingCreate

AreasRectangle

By Dimensions(Clic X1 box) 0 (Clic X2 box) W (Clic Y1box) 0 (Clic Y2 box) H y OK



2

CircleSolid Circle

Radius = R y OK

Operate

BooleansSubtract

AreasClic en el Cuadrado; y Apply Clic en el circulo; y OK

4. Mallar la Geometría Resultante.

MeshingMesh Tool

Clic en el botón “Lines Set button” Escoja las líneas 2 y 3, entonces Apply

NDIV = 6 y Apply Escoja las líneas 9, 10 y 5, entonces Apply

NDIV = 10 y OK

Clic en el botón Mesh Seleccione area y OK

5. Aplicar las Condiciones de Carga y de Frontera.

SolutionDefine Loads

Apply

StructuralDisplacement

Symmetry B.C.On Lines

Escoja la líneas 9 y 10; y OK

PressureOn Lines

Escoja la línea 5 y OK VALUE load PRES value = 18.5 y OK

6. Solucione la configuración inicial.

SolveCurrent LS

Clic en OK Cierre la Ventana “Information and STAT Command”

7. Revisar los resultados obtenidos en la configuración inicial.

General Post ProcPlot Results



3

Contour PlotNodal Solution

Stress & Von Mises (SEQV) y OK

List ResultsSorted Listing

Sort NodesStress & von Mises (SEQV) y OK

8. Cree las tablas de resultados que serán utilizadas en secuencia de optimización.

(Ir a “Utility Menu”)Parameters

Get Scalar DataResults Data & Global Measures y OK

Stress & von Mises Nombre del parámetro que se definirá: ESFMAX OK

(Ir a “Main Menu”)General Postproc

Element TableDefine Table

AddEtiqueta: VOLUME Geometry & Elem volume VOLU OK

Close

Sum of Each Item y OK

Cierre la Ventana “SSUM Command”


Get Scalar DataResults Data & Elem Table Sums & OK

Nombre del parámetro que se definirá: VOLUMEN OK

9. Escribir el archivo que ANSYS correrá durante cada paso en el proceso de optimización.

File

Write DB Log FileEnter: Placa y OK

10. Configurar el proceso de optimización.

(Ir al “Main Menu”)Design Opt

Analysis FileCreate y OK



4

AssignType Placa & OK

11. Incorporar las variables de diseño que serán modificadas durante la optimización y su rango de valores.

Design Variables

AddSeleccionar H

MIN = 10 MAX = 15 y Apply

Seleccionar WMIN = 10 MAX = 15 & Apply

Seleccionar RMIN = 1 MAX = 2.5 & Apply

Seleccionar TMIN = 0.1

MAX = 0.25 & OK

Cerrar la Ventana “Design Variables”



5

12. Introduzca los límites para el Diseño. En este ejamplo, el Esfuerzo en la placa no debe exceder32.5ksi.

State VariablesAdd

Seleccionar ESFMAX MAX = 32.5 y OK



6

13. Definir el objetivo que usted está intentando optimizar. En este ejemplo usted desea reducir almínimo el volumen.

Objective



7

[OPVAR] Define Objective Function: VOLUMENAME Parameter Name: Seleccionar VOLUMEN & OK

14. Seleccionar el protocolo que ANSYS utilizará para optimizar el problema y el número de iteracionesque utilizará.

Method/ToolSeleccionar Sub-Problem y OK



8

Maximum Iterations: 10 y OK

15. Corriendo la Optimización.

Run Antes de Comenzar la ejecución de la Solución, aparece la ventana “Execution of Run”, clic

OK Cerrar la ventana “Execution Summary and Note”.

16. Revisar los resultados de las 10 iteraciones.

Design SetsList y OK

LIST OPTIMIZATION SETS FROM SET 1 TO SET 11 AND SHOW

ONLY OPTIMIZATION PARAMETERS. (A "*" SYMBOL IS USED TO

INDICATE THE BEST LISTED SET)

SET 1 SET 2 SET 3 SET 4

(FEASIBLE) (FEASIBLE) (INFEASIBLE) (INFEASIBLE)

SMAX (SV) 32.520 32.635 > 33.077 > 33.082

H (DV) 12.000 14.236 12.688 12.345

W (DV) 12.000 12.286 13.090 11.601

R (DV) 1.5000 1.5820 2.2718 2.1891

T (DV) 0.20000 0.20386 0.10050 0.18732

VOLUME (OBJ) 28.447 35.254 16.283 26.124

SET 5 SET 6 SET 7 SET 8



9

(INFEASIBLE) (INFEASIBLE) (FEASIBLE) (INFEASIBLE)

SMAX (SV) > 32.915 > 33.012 32.485 > 32.866

H (DV) 13.476 12.649 10.562 10.167

W (DV) 10.350 14.947 10.518 10.118

R (DV) 1.5209 1.9475 1.2996 1.5971

T (DV) 0.11687 0.12263 0.12826 0.10789

VOLUME (OBJ) 16.088 22.821 14.078 10.882

SET 9 SET 10 *SET 11*

(FEASIBLE) (FEASIBLE) (FEASIBLE)

SMAX (SV) 32.478 32.389 32.435

H (DV) 10.436 10.115 10.039

W (DV) 10.336 10.103 10.035

R (DV) 1.2209 1.0823 1.1232

T (DV) 0.11793 0.10491 0.10149

VOLUME (OBJ) 12.583 10.624 10.124

La tabla muestra que los casos 3, 4, 5, 6 y 8 son “infeasibles” (imprácticos) porque exceden elEsfuerzo máximo permitida von Misses (la variable que excede el valor se destaca con un `>').

La tabla muestra que el sistema 11 es el óptimo (el cuál es denotado por *) que tiene un volumende 10.124 pulg3 y un Esfuerzo von Misses máximo de 32.435 ksi.

17. Representar gráficamente las variables de Diseño y el Esfuerzo máximo para las 10 iteraciones.

Cerrar la Ventana “OPLIST Command”

Graphs/TablesXVAROPT: Seleccionar ESFMAX NVAR: Seleccionar H, R, T, y W; y entonces OK

18. Introduzca en parámetros, los del mejor arreglo, solucionar, y ver los resultados.


Scalar ParametersSelection enter: H = value of best set y Accept Selection enter: W = value of best s et y Accept Selection enter: R = value of best set y Accept Selection enter: T = value of best set y Accept Close

(Ir a “Main Menu”)Solution

SolveCurrent LS y OK

General Post ProcPlot Results

Contour PlotNodal Solution

Stress & Von Mises (SEQV) & OK

16-optimización

Documents