拓撲優化技術可以為設計人員提供全新的設計和最優的材料分布方案。拓撲優化基于概念設計的思想，作為結果的設計空間需要反饋給設計人員做適當的修改。最優設計往往比概念設計的方案重量更輕，且性能更佳。設計人員修改后的設計方案再經過形貌與尺寸優化后從而得到最佳設計方案。

      本文主要通過Optistructs拓撲優化功能對汽車擺臂進行優化設計，優化得到的結構不僅重量上大大減輕，而且可以滿足所有載荷工況的約束要求。模型如下所示：

                                                                                 模型

     通過有限元網格剖分后分為可設計區域與不可設計區域，藍色為可設計區域，黃色為不可設計區域，圖形如下：

                                                            有限元模型

優化問題如下：

  目標：體積最小化；

  約束：施加載荷的節點分為三個工況，工況1的合位移小于0.05mm；工況2的合位移小于0.02mm；工況3的合位移小于0.04mm。

  設計變量：單元密度。

具體分析步驟如下：

1）導入模型；

2）劃分有限元網格；

3）創建材料：設置密度，彈性模量，泊松比；

                                                               材料命名及卡片設置界面

                                                                  材料參數設置界面

4）建立材料屬性并賦予相關單元；

                                                                           建立材料屬性

                                                                            賦予相應的單元

5）創建約束與載荷：命名約束名稱，卡片為無；

                                                                   創建約束與載荷

6）添加約束與載荷：在Analysis中的constraints與forces中分別定義約束與載荷；

                                                                           約束施加位置

                                                                 載荷施加位置

7）創建載荷步：在Analysis中的loadsteps中設置相關載荷步；

                                                                 載荷步設置

8）拓撲優化定義設計變量：在Analysis中的optimization中分別定義設計區域、響應、設計約束與目標函數；

                                                                 定義設計區域

                                                                 定義響應

                                                              定義約束

                                                             定義目標函數

9）進行優化求解計算；

                                                                  求解相關設置

10）HyperView查看結果；

各種工況的變形情況：

根據密度值情況優化后的結構模型云圖如下：

密度值為0.05

密度值為0.1

密度值為0.15