【Ansys LS-DYNA & LS-TaSC】LS-TaSC 開瓶器結構優化

可能很多人不知道，LS-DYNA 有一款專門用於結構優化的前處理軟體，名為 LS-TaSC。它針對拓樸優化與形狀優化所需的分析流程進行整合，主要用於達成結構輕量化或剛度強化等目標。透過 LS-TaSC 可以在節省材料的同時維持或提升結構剛度，快速產出優化後的圖檔，大幅縮短產品設計時間；此外，LS-TaSC 能處理動態分析條件下的結構優化，這也是其強而有力的特色之一。

要執行 LS-TaSC 的結構優化分析，第一步需準備一般分析所用的 k 檔，作為優化的基礎模型與目標工況。此次範例的目標是對一支開瓶器進行結構優化：LS-TaSC 可針對同一零件設定多個工況進行分析，本例選定的兩種工況主要差異在於施力方向不同：一種為開瓶器尾端向上位移（圖 1-1），另一種為以圓形部件對開瓶器施加向下位移以達成開瓶動作（圖 1-2）。

圖 1-1

圖 1-2

在告知軟體工況之後，需設定欲優化的目標與設計空間；LS-TaSC 可支援的目標包括剛性、體積、重量、頻率響應等。本案例設定為在質量降至原來 40% 的條件下，盡可能維持或最大化結構剛性，並允許在開瓶器接觸處與圓孔區域進行設計變動（圖 2-1）。設定完成後即可開始計算，軟體會透過多次迭代尋找最優解，最終產出優化後的幾何與結果（圖 2-2）。