Cовременные возможности программного обеспечения для оптимизации формы оболочек

Оптимизация формы как один из типов задач структурной оптимизации является важным процессом при проектировании оболочек, поскольку способствует созданию конструкции с хорошими эксплуатационными характеристиками, расширению вариантов дизайна и базы знаний для получения высококачественных результатов. Для решения проблем, связанных с определением формы и созданием более совершенных конструкций, в расчетные программы входит специальный оптимизационный модуль, который может основываться на одном или нескольких математических методах, цель которых обеспечить лучшее решение в кратчайшие сроки. Исследуется процесс проведения оптимизации формы в трех известных универсальных расчетных программах: Ansys Mechanical, COMSOL Multiphysics, Simulia Abaqus, а также в программе для моделирования Rhinoсeros со специальным визуальным плагином Grasshopper. Анализируются технологии оптимизации формы в четырех программных комплексах, проводится их сравнение по процессу решения задачи, пользовательскому интерфейсу, наполненностью библиотеками, доступности в учебных целях и системным требованиям к компьютеру. Выделяются и описываются характерные особенности каждой программы. Установлено, что все рассматриваемые программные комплексы снабжены большими возможностями для проведения оптимизации формы конструкций и имеют расширенный функционал для решения такого типа задач. Развитие технологии оптимизации в программах для расчета и моделирования позволит получить наиболее эффективные решения в процессе проектирования оболочек сложных форм.

Modern software features for shape optimization of shells

Shape optimization, as one of the types of structural optimization problems, is an important process in the design of shells, since it contributes to the creation of a structure with fine performance characteristics, expansion of design variations and knowledge base to obtain high-quality results. To solve the problems associated with determining the shape and creating more advanced structures, software packages include a special optimization module, which can be based on one or more mathematical methods, the purpose of which is to provide the best solution in the shortest possible time. The research is focused on the process of shape optimization in three well-known universal software packages: Ansys Mechanical, COMSOL Multiphysics and Simulia Abaqus, as well as in Rhinoceros modeling software with a special visual Grasshopper plugin. The purpose of the study is to analyze the technology of shape optimization in four software packages and to compare them with each other in terms of the problem-solving process, user interface, the fullness of libraries, accessibility for educational purposes and system requirements for a computer. The authors specify and describe the characteristic features of each software package. It was found that all the software packages under consideration are equipped with great opportunities for shape optimization of structures and have a variety of functionality for solving this type of tasks. The development of optimization technology in calculation and modeling software packages will allow obtaining the most effective solutions in the process of designing shells of complex shapes.