三角支架的拓撲優化 - ANSYS Workbench

拓撲優化是一種數學方法,它通過滿足先前建立的給定約束并最小化預定義的成本函數,在空間上優化定義域內材料的分布。本教程的主要目的是通過拓撲優化優化三角支架的材料密度并將其降低 50%。

第 1 步:概述

三角支架的拓撲優化 - ANSYS Workbench的圖1

第 2 步:分析程序

作為第一步,對三角支架進行了分析,以獲得最大變形、最大應力(關注點)和最小安全系數。

作為第 2 步,實施了結構(拓撲)優化分析以降低材料密度。

最后一步,在 SpaceClaim 上對優化的幾何結構進行了重新設計并再次進行了分析。

三角支架的拓撲優化 - ANSYS Workbench的圖2

第 3 步:工程數據(材料模型)

本教程中使用了默認材質 Structural Steel:

三角支架的拓撲優化 - ANSYS Workbench的圖3

第 4 步:幾何圖形(SpaceClaim 模型)

SpaceClaim 上設計的三角形支架如下所示:

三角支架的拓撲優化 - ANSYS Workbench的圖4

步驟 5:網格劃分操作(默認幾何)

已創建單元尺寸為 0.6mm 的默認網格:

三角支架的拓撲優化 - ANSYS Workbench的圖5

對關注點(具有最大應力的區域)的網格細化進行了細化,直到兩個相鄰節點之間的應力值差小于 10%。

對目標點的第一次優化已實現為球體半徑為 1.5 毫米、元素尺寸為 0.11 毫米的物體尺寸/影響球體尺寸:

三角支架的拓撲優化 - ANSYS Workbench的圖6

三角支架的拓撲優化 - ANSYS Workbench的圖7

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