拓撲優化實例-輪轂的優化

ANSYS Workbench的新版本集成了topology optimization模塊，為用戶的拓撲優化提供的很好的應用。

通過拓撲優化topology optimization模塊的使用可以對拓撲有較好的理解，該模塊拓撲優化可以簡單概括為一句話：如何在合適的位置去除確定的材料使用量，而相應的剛度變化影響最小。

本例以汽車輪轂為例，來確定輪轂的輻條形狀。

1.建立模型

DM中可以建立1/5的輪轂模型，建立一個簡單的三角形，由于優化主要是去除材料，故一般建立實體模型，如圖所示

 

2.劃分網格

該模型劃分簡單，直接劃分成為相應的六面體，最好設置為單層網格，否則在厚度方向也會設置相應的優化

3.設置求解

拓撲優化分析需要有結構靜力學分析，將結果讀取到拓撲優化，進而設定相應的材料去除百分比，進行優化。

該分析先進行靜力學分析，采用對稱設置，內圓固定，外圓施加載荷1Mpa。靜力學結果如果所示

后面設置拓撲優化，主要設置為優化的物體、優化的目標、優化約束，設置材料保留的百分比，計算即可

4. 結果

提取結果，可以查看最后的優化形狀

5.將結果提取到spaceclaim，然后整理后重新結算結構來驗證結果，擴展顯示如下所示，和實際輪轂圖片對比可見拓撲相似性很高

 

另外，網格劃分的密度影響結果，邊界條件的施加同樣影響結果，所以需要綜合考慮網格密度，施加受力位置等因素

以下為workbench 的計算源文件，包含三個分析，供參考