COMSOL Multiphysics^® 5.6 リリースハイライト

最適化モジュールアップデート

最適化モジュールのユーザー向けに, COMSOL Multiphysics^® バージョン5.6は, 新 しい最適化ソルバー(IPOPT), 勾配ベースの最適化のための中間式を保存する機能, および自動目的関数スケーリングを提供します. これらおよびその他の最適化機能の詳細については, 以下をご覧ください.

設計パラメータの最適化

導関数のない最適化ソルバーを使用して設計パラメーターの最適化を実行する場合は, デフォルトで目的テーブルが作成されます. 新機能として, ここでテーブルの行を右クリックして, 「選択した行を新しいパラメータケースにコピー」を選択できるようになりました. これにより, 最適化された結果に対してさらに分析を実行する場合のワークフローが簡素化されます.

マルチスタディブラケット最適化モデルは, 固有振動数と最大応力を抑制しながら, ブラケットの質量を最小化します. 最適化されたパラメーターは, 目的のテーブルを右クリックすることで新しいパラメーターケースにコピーできます.

形状最適化

勾配ベースの最適化のための新しい形状最適化スタディステップができました. さらに, 内点法アルゴリズムを使用する新しい勾配ベースの最適化ソルバー, IPOPTもあります. このソルバーは, 全ての最適化スタディに使用できます. ソルバーには SNOPT と同様の特性がありますが, IPOPT の方は活発に開発されているオープンソースプロジェクトです. 新しいスタディステップと IPOPT ソルバーは両方とも, Optimizing a Flywheel Profile モデルの最適化を含むいくつかのチュートリアルモデルで使用されています. COMSOL Multiphysics^® バージョン5.6では, このモデルは, 形状最適化のための組み込み機能とともに, 固体力学インターフェースを備えた軸対称コンポーネントを使用します.

IPOPT 最適化ソルバーは, 自由形状境界機能と組み合わされて, 質量または (おおよその) 最大フォンミーゼス応力を増加させることなくフライホイールの慣性モーメントを増加させます.

次のモデルとアプリケーションが IPOPT を使っています:

• Design Optimization of a Beam
  
• Optimizing a Flywheel Profile
  
• Shape Optimization of a Tesla Microvalve
  
• General Parameter Estimation
  
• Optimization Tutorials
  
• Time-Dependent Optimization
  

トポロジ最適化

新しい IPOPT 最適化ソルバーをサポートする, 勾配ベースの最適化のための新しいトポロジ最適化スタディステップができました. さらに, 解を保存する新しいオプションを使用して, いくつかの中間最適化解を保存できるようになりました. 最後のNまたはN番目ごとの解を保存するかどうかを選択します. このオプションは, モデルの中の間違いを見つけたり, 最適化の進行状況のアニメーションを作成したりするのに役立ちます.

多くの最適化ソルバーは, 目的関数が適切にスケーリングされている場合に最適に機能します. そこで, 最適化スタディのステップに, 手動スケールまたは初期解に基づくスケールを設定するために使用できる客観的スケーリングと呼ばれるオプションを追加しました. これにより, 多くのトポロジ最適化問題の設定が簡素化されます. さらに, 新しいトポロジリンク材料およびモデルウィザードツールが, 構造トポロジ最適化のために, ボリュームに制約のあるコンプライアンス最小化の一般的なケースを自動的に設定してくれます.

「解を保存」オプションを設定すると, N番目ごとの解を保存することができます. N=1 とすると全ての解を保存します. それにより最適化の様子を詳細に調べることができます.

解の値を使用した目的関数の自動スケーリングを使用しモデルとアプリケーション:

• Optimizing a Flywheel Profile
  
• Shape Optimization of an MBB Beam
  
• Minimizing the Flow Velocity in a Microchannel
  
• Shape Optimization of a Shell
  
• Optimization of a Photonic Crystal for Signal Filtering
  
• Topology Optimization of an MBB Beam
  
• Exporting and Importing a Topology Optimized Hook
  
• Bracket — Topology Optimization
  

新しいチュートリアルモデル

COMSOL Multiphysics^® バージョン5.6ではいくつかの新しく更新されたチュートリアルモデルが最適化モジュールに加わりました.

フライホイールプロファイルの最適化

形状最適化は, 最初は円筒形のディスクであるものに対して実行されます. 慣性モーメントが最大化されるため, ディスクをフライホイールとして使用できます.

アプリケーションライブラリタイトル:
flywheel_profile
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信号フィルタリングのためのフォトニック結晶の最適化

ピラーの位置は, 目的の周波数での送信を不要な周波数での送信で割って最大化するように最適化されています.

アプリケーションライブラリタイトル:
photonic_crystal_filter_optimization
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ペンチの形状とトポロジ最適化

コンプライアント機構はペンチのセットとして機能するように最適化され, その結果得られるデザインは形状最適となります.

アプリケーションライブラリタイトル:
compliant_pliers_mechanism
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引張試験のパラメーター推定

ヤング率とポアソン比を引張試験に基づいて推定します. このテストでは, 引張力と半径方向の変位を測定します. モデルは, モデル自体で生成された合成データに基づいています.

アプリケーションライブラリタイトル:
tensile_test
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押し出し梁の形状とトポロジ最適化

このモデルは, 押し出されたジオメトリの 3D トポロジと形状最適化を示しています. 梁の剛性は, 質量の制約に従って最大化されますが, この方法は, 定常および周波数領域ソルバーの変形のどれでも使用可能です.

アプリケーションライブラリタイトル:
extruded_beam_optimization
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トラスタワーの最適化

トラス構造の個々の部材の直径は, 質量を追加せずに構造が硬くなるように最適化されています. このモデルは, 最適化された設計を変更して, 3種類のメンバーだけを使用してタワーを構築できることを示してくれています.

アプリケーションライブラリタイトル:
tower_optimization
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