Topology Optimization

위상최적화

기계·에너지 응용분야

하중 경로에서 형상을 찾는 경량 설계

구조 위상최적화, 격자(lattice) 최적화, 적층 제조 제약을 고려한 설계 탐색과 검증, 파라메트릭 최적화까지 Ansys Mechanical·Discovery 기반 경량 설계 워크플로를 안내합니다.

위상최적화
Overview

개요

위상최적화는 하중 조건과 설계 영역만 정해 주면 재료가 필요한 위치를 계산해 최적의 하중 경로를 보여 주는 기법입니다. 경량화가 중요한 항공·자동차 부품, 적층 제조로 복잡한 형상을 만들 수 있는 부품에서 특히 효과가 크며, 설계자가 직관으로 찾기 어려운 구조를 초기 단계에서 제시합니다.

Ansys Mechanical은 정적·모달·열 조건과 응력·변위·고유진동수 제약, 최소 부재 두께, 대칭, 금형 분리 방향, 적층 제조 오버행 각도 같은 제조 제약을 반영한 위상·격자 최적화를 제공합니다. Ansys Discovery는 GPU 기반 실시간 탐색으로 설계 초기에 빠르게 개념을 비교할 수 있게 해 줍니다.

위상최적화
Challenges

핵심 과제

01경량화와 강성 유지

무게를 줄이면서 강성, 강도, 고유진동수 요구를 모두 만족해야 합니다.

02제조 가능성

최적화 결과가 주조, 절삭, 적층 제조 공정에서 실제로 만들 수 있는 형상이어야 합니다.

03결과 형상의 재구성

패싯 형태의 최적화 결과를 검증·생산 가능한 CAD 형상으로 바꾸는 과정이 필요합니다.

04복수 하중 조건

실제 부품은 여러 하중 조건과 진동 요구를 동시에 받아 단일 조건 최적화로는 부족합니다.

Ansys Solutions

Ansys로 이렇게 해결합니다

01구조 위상최적화

Mechanical에서 복수 하중 조건과 응력·변위·모달 제약을 적용해 최적 재료 분포를 계산합니다.

02제조 제약 반영

최소 부재 두께, 대칭, 분리 방향, 압출 방향, 오버행 각도 제약으로 제조 가능한 형상을 도출합니다.

03격자 구조 최적화

Mechanical 격자 최적화로 내부를 가변 밀도 격자로 채워 경량화와 강성을 함께 확보합니다.

04실시간 개념 탐색·형상 재구성

Discovery로 GPU 기반 위상최적화를 빠르게 반복하고 결과를 매끄러운 CAD 형상으로 재구성해 재검증합니다.

05적층 제조·파라메트릭 검증

Additive로 적층 공정 변형과 지지 구조를 예측하고 optiSLang으로 치수 파라미터를 세부 최적화합니다.

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