鋼架模態的直接優化

使用拓撲優化可將模態分析作為前置條件,對固有頻率進行優化,但是拓撲優化只能在削減材料的同時朝向固有頻率優化,無法增加材料。


以鋼架為例,如果使用拓撲優化,鋼架內部中空,在削減材料時,系統無法識別鋼架的表面,不能單單削減壁厚,得出的結果一般無法符合要求,即便符合要求對于鋼架的生產加工也會困難很多。


結合鋼材特點,壁厚可作為參數進行更改,不同壁厚的鋼材組成的鋼架剛度不同。確定好鋼架的外形尺寸后使用直接優化(Direct Optimization),以壁厚為輸入參數,固有頻率為輸出參數,得出不同壁厚下鋼架的固有頻率,優選出符合要求的壁厚值。


先對鋼架進行模態分析,將第一階模態的固有頻率設置為輸出參數。


鋼架模態的直接優化的圖1


退出模態分析,添加直接優化,將Direct Optimization拖入Parameters Pet。


鋼架模態的直接優化的圖2


雙擊Parameters Pet可以看到輸入參數(三種鋼材的壁厚)P1、P2、P3和輸出參數(第一階模態頻率)P4。


鋼架模態的直接優化的圖3


雙擊B2進入直接優化,對輸入參數P1、P2、P3進行設置,將三個參數的范圍分別設置為4到0.5。


鋼架模態的直接優化的圖4


將第一階模態設置優化目標。

點擊Objectives and Constraints,Name處選擇P4;Objective Type:Max;Type:Values ≥ Lower Bound。


鋼架模態的直接優化的圖5


點擊Update開始求解,系統首先隨機分配幾組數據,數據求解完成后,根據算法找到優化路徑,繼續分配數據求解,直到符合優化要求。


鋼架模態的直接優化的圖6


求解完成后,點擊Results下Candidate Points查看系統推薦的值,往往第一個點是最佳優化點,系統推薦三顆星。


鋼架模態的直接優化的圖7


如果將鋼材的寬度設置為輸入參數,還能對鋼架進行更進一步的優化。



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