トポロジー最適化テクニック（クローン）

上記がクローニング制約の概念です。以下のような状況で使用できる便利な制約条件です。

１．は具体的に、
ロボットアーム・ショベルカーやクレーンのブーム（アーム）・サスペンションアームなどの、関節がある製品です。製品が可動することで、姿勢によって受ける荷重が変わってしまう場合に有効です。

２．は具体的に、
橋梁の柱など、大きさが少しずつ違う類似形状がパターンとして並ぶ構造体です。クローニング制約ではスケール指定ができるので、大きさ違いも問題ありません。

３．は具体的に、
構造体の構成部品にある共通/対称形状のブラケット等です。別事例でのホイールでは、スポークをパターン化するためにクローニング制約を使用しています。

上図からわかるように、クローニング制約有りと無しでは全く違う結果になります。クローニング制約無しの結果から設計しろと言われたら発狂してしまいそうです。

可動部のある、姿勢違いの製品設計では常に「姿勢によって受ける荷重が変化する」ということを念頭に設計するため、最適化する際もそれを再現してあげる必要があります。

クローニング制約を使用しない場合は、面倒ですがアーム単体で各姿勢での入力荷重を使用することで最適化を実行することが可能です。ただし、アセンブリ全体として計算しなければならない条件に対応することができません。（例：アセンブリ状態で固有値の要求がある、クレーン全体が風荷重を受ける、など）

クローニング制約を使用することで、モデリング工数の削減はもちろん、アセンブリ状態必須となる条件も同時に最適化できるため、ぜひ活用してみてください。

その他、難しい条件での最適化事例などリクエストをいただければ（いつか）応えるので、ぜひお気軽にご連絡ください。

さらに製品形状に近づけた事例はロボットアームのトポロジー最適化をぜひご覧ください。

本記事でご紹介した「トポロジー最適化技術の応用」や「設計時間短縮ツール」を、御社の製品開発に適用しませんか？
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GRM Consulting株式会社解析エンジニアリング部

モータースポーツ最高峰のF1から量産車開発まで、20年以上にわたり構造設計・衝突・振動・流体解析に携わるスペシャリスト集団。単なるシミュレーション結果の提示に留まらず、本記事のような短時間での設計改善を得意とし、性能目標の達成から軽量化まで様々な改善を手掛けています。