Abaqus脫鉤優化仿真實例


一、引言

汽車結構含有大量鈑金件,實現鈑金件的合理設計,對提升結構安全性,節約生產成本具有重要意義。   


、問題描述

①   如下圖所示結構,拖鉤受集中力,其他部件產生相應的變形。

②   設計指標為在不同工況下,滿足殘余位移<5mm,塑性應變小于15%。針對不合格工況,需要在重量不變的情況下,進行結構優化達到目標值。

③   Abaqus提供的拓撲優化,形貌優化,起筋優化,尺寸優化均可進行設計優化。本文將介紹起筋優化和尺寸優化。


Abaqus脫鉤優化仿真實例的圖1      


、有限元建模


     1.建立幾何模型

完整模型包含很多對結果沒有影響的部件,只選擇需要的部件導入Abaqus中,此案例中拖鉤和與之相連的拖鉤套筒為三維變形實體,其余均為三維變形殼體。

Abaqus脫鉤優化仿真實例的圖2      


    2.賦予材料屬性

①   創建材料屬性,將彈塑性參數,密度等需要的物理參數輸入。

②   創建截面屬性,shell在這里賦予厚度,默認Simpson算法,5個積分點。

③   將截面屬性賦予對應的Part。

Abaqus脫鉤優化仿真實例的圖3      


     3.裝配,創建Step

①   part裝配變成instance。

②   創建Static , Linear perturbation分析步。

Abaqus脫鉤優化仿真實例的圖4      


     4.相互作用

在拖鉤處選取一個區域耦合到一個點,便于之后在此處施加集中力,不發生相對滑動的面之間直接用Tie約束。

Abaqus脫鉤優化仿真實例的圖5      


     5.載荷和邊界條件

在掛鉤上施加集中力,套筒底端處固定住全部自由度,如圖所示。

Abaqus脫鉤優化仿真實例的圖6      


     6.網格劃分

劃分網格時優先選擇四邊形網格S4.在需要精細分析的部分細化網格。

Abaqus脫鉤優化仿真實例的圖7      


、優化功能


     1.優化任務

本案例將創建一個基于條件優化算法的優化任務,選擇需要進行優化的區域,并指定起筋的寬度為10mm,設計區域如下圖所示。

Abaqus脫鉤優化仿真實例的圖8    


     2.設計響應

第一個設計響應為起筋高度。

第二個設計響應為設計區域中所有單元的應變能。

Abaqus脫鉤優化仿真實例的圖9    


     3.目標函數

以最小化設計區域的應變能為目標函數。(柔度表現為應變能之和,剛度是柔度的倒數,所以最小化應變能的目標函數等價于剛度最大化)。

Abaqus脫鉤優化仿真實例的圖10    


     4.約束

將起筋高度約束設置為10mm。

Abaqus脫鉤優化仿真實例的圖11    


     5.幾何限制

模型中包含有多個part,為防止起筋時造成part之間的穿透,需要以設計區域附近其他part為邊界條件。

Abaqus脫鉤優化仿真實例的圖12    


     6.創建優化分析Job

迭代次數選擇默認的3次迭代即可。

Abaqus脫鉤優化仿真實例的圖13    


、結果展示


Abaqus脫鉤優化仿真實例的圖14    




       

       
Abaqus脫鉤優化仿真實例的圖15      

       

       

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