基于Ansys Topology Optimization的連桿結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化簡例

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拓?fù)鋬?yōu)化(topology optimization)，是指一種根據(jù)給定的負(fù)載情況、約束條件和性能指標(biāo)，在給定的區(qū)域內(nèi)對材料分布進(jìn)行優(yōu)化的數(shù)學(xué)方法。

拓?fù)鋬?yōu)化的研究領(lǐng)域主要分為連續(xù)體拓?fù)鋬?yōu)化和離散結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化。不論哪個(gè)領(lǐng)域，都要依賴于有限元方法。連續(xù)體拓?fù)鋬?yōu)化是把優(yōu)化空間的材料離散成有限個(gè)單元(殼單元或者體單元)，離散結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化是在設(shè)計(jì)空間內(nèi)建立一個(gè)由有限個(gè)梁單元組成的基結(jié)構(gòu)，然后根據(jù)算法確定設(shè)計(jì)空間內(nèi)單元的去留，保留下來的單元即構(gòu)成最終的拓?fù)浞桨福瑥亩鴮?shí)現(xiàn)拓?fù)鋬?yōu)化。

目前，連續(xù)體拓?fù)鋬?yōu)化的研究已經(jīng)較為成熟，其中變密度法已經(jīng)被應(yīng)用到商用優(yōu)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(yè)內(nèi)都得到較多的應(yīng)用;后者最開始只集中于優(yōu)化設(shè)計(jì)，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(jìn)行前處理加載，而后利用TOSCA進(jìn)行優(yōu)化十分方便。近年來和Ansa聯(lián)盟，開發(fā)了基于Ansa的前處理器，并開發(fā)了TOSCA GUI界面，以及ansys workbench當(dāng)中ACT的插件，可以直接在workbench當(dāng)中進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化仿真。此外，由于Ansys的命令比較豐富，國內(nèi)也有不少研究者采用Ansys自編拓?fù)鋬?yōu)化程序的。

注：以上文字索引自互聯(lián)網(wǎng)。

1、建立分析項(xiàng)目流程

2、建立靜力學(xué)求解分析

3、靜力學(xué)求解后處理

4、建立拓?fù)鋬?yōu)化選項(xiàng)

5、拓?fù)浜筇幚?/span>

6、導(dǎo)入SCDM，創(chuàng)建實(shí)體模型

7、通過SCDM轉(zhuǎn)化網(wǎng)格為實(shí)體零件，并導(dǎo)入SCDM創(chuàng)建新的靜力學(xué)求解文件，基于新的模型進(jìn)行靜力學(xué)求解較為簡單，本實(shí)例不再繼續(xù)完成，至此完成本文分析過程，項(xiàng)目流程圖如下所示。

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