Топологическая оптимизация элементов конструкции роботизированной ячейки

Abstract

В представленной статье описана технология топологической оптимизации. Также описываются главные методы топологической оптимизации: ESO/BESO; SIMP-метод; ESO-Simp-метод; Level-Set-метод. Каждый из методов имеет свои достоинства, но обладают общими недостатками, а именно: проблема «шахматной доски» и зависимость от сеточного разбиения. Топологическая оптимизация позволяет снизить вес изделия, с сохранением прочностных характеристик. На основе получившегося после оптимизации изделия были рассмотрены технологии его производства. К ним относятся традиционные технологии (литье, штамповка, фрезеровка и т.д.) и аддитивные технологии производства. Было представлено и описано программное обеспечение, обладающее функционалом топологической оптимизации. В основном это коммерческие CAD/CAE-системы (OptiStruct, Simulia Tosca, ANSYS и MSC Nastran). Основными отраслями, которые используют метод топологической оптимизации являются аэрокосмическая промышленность, машиностроение, медицина, робототехника и другие. В данной работе рассматривается процесс уменьшения веса тележки роботизированной ячейки при помощи метода SIMP (Solid Isotropic Material with Penalization), на которую крепится робот KUKA. Для топологической оптимизации тележки роботизированной ячейки использовался функционал CAD/CAM/CAE-системы NX от компании Siemens PLM Software. Сделаны обобщающие выводы о том, что топологическая оптимизация позволяет получать геометрические формы изделия с минимальной массой при сохранении прочности и жесткости.