基于Ansys Topology Optimization的連桿結構拓撲優化簡例

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拓撲優化(topology optimization)，是指一種根據給定的負載情況、約束條件和性能指標，在給定的區域內對材料分布進行優化的數學方法。

拓撲優化的研究領域主要分為連續體拓撲優化和離散結構拓撲優化。不論哪個領域，都要依賴于有限元方法。連續體拓撲優化是把優化空間的材料離散成有限個單元(殼單元或者體單元)，離散結構拓撲優化是在設計空間內建立一個由有限個梁單元組成的基結構，然后根據算法確定設計空間內單元的去留，保留下來的單元即構成最終的拓撲方案，從而實現拓撲優化。

目前，連續體拓撲優化的研究已經較為成熟，其中變密度法已經被應用到商用優化軟件中，其中最著名的是美國Altair公司Hyperworks系列軟件中的Optistruct和德國Fe-design公司的Tosca等。前者能夠采用Hypermesh作為前處理器，在各大行業內都得到較多的應用;后者最開始只集中于優化設計，支持所有主流求解器，以及前后處理，操作十分簡單可以利用已熟悉的CAE軟件來進行前處理加載，而后利用TOSCA進行優化十分方便。近年來和Ansa聯盟，開發了基于Ansa的前處理器，并開發了TOSCA GUI界面，以及ansys workbench當中ACT的插件，可以直接在workbench當中進行拓撲優化仿真。此外，由于Ansys的命令比較豐富，國內也有不少研究者采用Ansys自編拓撲優化程序的。

注：以上文字索引自互聯網。

1、建立分析項目流程

2、建立靜力學求解分析

3、靜力學求解后處理

4、建立拓撲優化選項

5、拓撲后處理

6、導入SCDM，創建實體模型

7、通過SCDM轉化網格為實體零件，并導入SCDM創建新的靜力學求解文件，基于新的模型進行靜力學求解較為簡單，本實例不再繼續完成，至此完成本文分析過程，項目流程圖如下所示。

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