OptiStruct — CAE用語解説

OptiStructはAltair社が開発した構造最適化ソルバーで、トポロジー最適化の分野ではパイオニア的な存在だ。元々は最適化専用だったけど、今はFEAソルバーとしても使える。線形静解析、固有値解析、非線形解析まで対応していて、Nastran互換の入力フォーマットを読めるのも特徴だよ。

かなりの部分は互換性があるよ。BDF形式のバルクデータをそのまま読めるケースが多い。ただし独自の拡張カードもあるから、完全互換ではない。HyperMeshでプリ処理すると、OptiStruct用の最適化カードを自然に設定できるから相性がいいんだ。

例えば自動車のサスペンションブラケットを軽量化する場合。まず設計空間を大きめの立体で定義して、荷重と拘束を設定する。目的関数を「コンプライアンス最小化」、制約条件を「体積分率30%以下」にすると、OptiStructが不要な材料を削り取って最適な骨格構造を提案してくれる。結果は有機的な形状になることが多いよ。

鋭い指摘だね。トポロジー最適化の結果はそのままでは製造できないことが多い。だからOptiStructには製造制約（抜き方向、対称条件、最小板厚など）を設定する機能がある。金属3Dプリンティングが普及してからは、より自由な形状が製造可能になって、トポロジー最適化の活用範囲が一気に広がったんだ。

Altairが公開してるチュートリアルがよくできてるから、まずはL字ブラケットのトポロジー最適化から始めるといい。製造制約の有無で結果がどう変わるか比較してみると、理解が一気に深まるよ。