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。
二、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。
三、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。
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。
3.裝配,創建Step
① part裝配變成instance。
② 創建Static , Linear perturbation分析步。
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。
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。
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。
四、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。
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。
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)。
4.約束
將起筋高度約束設置為10mm。
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。
6.創建優化分析Job
迭代次數選擇默認的3次迭代即可。
五、結果展示
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