Abaqus、Tosca和Fe-safe聯合仿真進行疲勞優化

地瓜花開了

2018年11月29日 15:21

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　　1綜述

　　運用Abaqus、Tosca、Fe-safe聯合仿真，實現產品的疲勞優化。Abaqus進行有限元計算，結果ODB文件導入到Fe-safe中進行疲勞分析，疲勞分析的損傷值作為Tosca形狀優化的優化目標，Tosca對表面節點進行擾動，更新后的inp文件導入給Abaqus，如此循環實現疲勞優化。

　　圖1疲勞優化流程

　　2模型準備

　　2.1ABAQUS模型

　　有限元分析中采用線性分析，有2個LOADCASE，載荷分別為150MPa、70MPa（如圖2）。由于TOSCA中不支持*Part、*Instance、*Assemble等關鍵字，輸出inp文件時需進行設置，Model>Editattribute>Model>Donotusepartsandassembliesininputfile，如圖3所示。

　　圖2載荷

　　圖3輸出設置

　　導出inp后，寫批處理命令運行inp文件。

　　callabaqusjob=holeplate_damcpus=4int

　　2.2FE-SAFE模型

　　FE-SAFE中疲勞分析設置過程如下圖，導入FEA模型、設置分析集合材料、設置載荷工況，然后進行疲勞分析計算。

　　圖4FE-SAFE疲勞分析設置過程

　　疲勞計算完成后，在.\jobs\job_01\fe-results文件下生成holeplate_damResults.odb，last_run.stlx等文件。last_run.stlx文件是FE-SAFE計算的腳本文件，通過批處理命令可以直接運行。-p設置工作路徑，j=refresh重新讀結果文件，b輸入文件，o輸出文件名，-w不立即退出dos窗口，方便查看信息。具體設置參考幫助文檔Userguide23.1節。

fe-safe_cl-pC:\Users\zw\Desktop\tosca_fe-safej=refreshb=./last_run.stlxo=fatigueResult.odb-w

　　注意stlx文件中輸入輸出文件的路徑，*.ldf（載荷定義文件）采用絕對路徑，*odb采用相對路徑，否則Tosca在優化過程中會提示找不到*.ldf文件。

　　圖5路徑設置

　　2.3TOSCA模型

　　TOSCA中設置如下，選擇2.2中寫好的*.stlx文件，將Damage作為響應，優化時設置FE-SAFE為求解器。

　　圖5TOSCA設置過程

　　FE-SAFE疲勞分析可以采用腳本（Batchfile）宏(Macrofile)兩種方式，TOSCA中需要進行相應的配置。配置文件tosca.cfg在路徑.\Tosca\2017\win_b64\SMATsoResources\config中，該文件是PYTHON寫的，若選擇腳本形式（*.stlx），只需要在#defaultfe-safecommandlineusingmacrolife下一行前加入#即可。

　　圖6Tosca.cfg文件修改

　　TOSCA批處理命令如下，若不能運行，則需要在windows環境變量中添加path路徑。

　　tosca-jC:\Users\zw\Desktop\tosca_fe-safe\fatigueOpti-solverabaqus-lifefesafe

　　3結果分析

　　TOSCA優化結果如下圖，優化前最大損傷值為1.9e-5（5.26e4次），優化后最大損傷值為1.13e-5（8.85e4次）。

　　圖7優化前后壽命對比

　　損傷值D隨迭代次數的變化如圖8所示。

　　圖8損傷值D

　　源文件連接：https://pan.baidu.com/s/1q7U533Flo_qpvOtjTdjAMg提取碼：ib4u

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