hypermesh、optistruct、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、拓撲優(yōu)化、形貌優(yōu)化、尺寸優(yōu)化的案例
基于OptiStruct的飛機登機門橫梁結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化和尺寸優(yōu)化研究
基于OptiStruct的飛機登機門橫梁結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化和尺寸優(yōu)化研究.pdf
淺析結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法：拓撲、形狀、形貌、自由尺寸、尺寸
拓撲優(yōu)化：拓撲優(yōu)化是一種在設(shè)計中尋找最佳材料分布的方法。
它通過改變材料在結(jié)構(gòu)中的分布，以最小化結(jié)構(gòu)的質(zhì)量（或體積分數(shù)）并滿足特定的性能要求。在汽車輕量化中，拓撲優(yōu)化可以用來確定哪些部分需要加強，哪些部分可以減輕以降低整體重量，同時保持結(jié)構(gòu)的強度和剛度。
形狀優(yōu)化：形狀優(yōu)化關(guān)注的是在給定的幾何形狀內(nèi)，調(diào)整結(jié)構(gòu)的形狀以優(yōu)化性能。這可能涉及到改變零部件的曲率、截面形狀或其他幾何參數(shù)。在汽車輕量化中，形狀優(yōu)化可以用來改進零部件的空氣動力性能、減少空氣阻力或改善碰撞安全性。
形貌優(yōu)化：形貌優(yōu)化通常與曲面設(shè)計相關(guān)，它著重于調(diào)整曲面的形狀以滿足特定的外觀、空氣動力性能或其他要求。在汽車設(shè)計中，形貌優(yōu)化可以用來打造更具吸引力的外觀，同時確保空氣動力學效率。
自由尺寸優(yōu)化：自由尺寸優(yōu)化是一種更靈活的方法，它允許在優(yōu)化過程中改變零部件的尺寸和形狀，而不受固定的幾何約束。這種方法通常需要高級的優(yōu)化算法來找到最佳解決方案。在汽車輕量化中，自由尺寸優(yōu)化可以用來創(chuàng)造創(chuàng)新的設(shè)計，以滿足復(fù)雜的性能目標。
尺寸優(yōu)化：尺寸優(yōu)化涉及到優(yōu)化零部件的尺寸（厚度），以滿足性能要求。這可以包括增加或減小零部件的尺寸，以改善強度、剛度、耐久性等方面的性能。在汽車輕量化中，尺寸優(yōu)化可以幫助設(shè)計更輕、更緊湊的零部件。
拓撲優(yōu)化通常是優(yōu)化的第一個階段，因為它確定了結(jié)構(gòu)中哪些部分需要被優(yōu)化。形狀優(yōu)化通常在拓撲優(yōu)化之后進行。拓撲優(yōu)化確定了哪些區(qū)域需要被優(yōu)化，而形狀優(yōu)化則在這些區(qū)域內(nèi)進行形狀的調(diào)整。形貌優(yōu)化通常是在形狀優(yōu)化之后進行的。
形狀優(yōu)化確定了結(jié)構(gòu)的內(nèi)部幾何形狀，而形貌優(yōu)化則在這個基礎(chǔ)上進行外部形貌的調(diào)整。尺寸優(yōu)化可以在拓撲優(yōu)化和形狀優(yōu)化這兩個階段之間或之后進行。自由尺寸優(yōu)化可以在其他優(yōu)化方法可以在優(yōu)化過程中的任何時候進行。
展開 OptiStruct端板結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化
OptiStruct在結(jié)構(gòu)優(yōu)化方面擁有較強的能力，可以進行靜力學分析優(yōu)化、疲勞分析優(yōu)化、動力學分析優(yōu)化等等。具體的優(yōu)化方法包括拓撲優(yōu)化、自由尺寸優(yōu)化、形貌優(yōu)化、尺寸（參數(shù)）優(yōu)化、形狀優(yōu)化、自由形狀優(yōu)化。各方法定義如下：
拓撲優(yōu)化：在滿足給定約束的前提下，針對目標函數(shù)在給定設(shè)計空間尋找最優(yōu)材料布局。
自由尺寸優(yōu)化：給定殼單元，在滿足約束的前提下，針對目標函數(shù)為每一個單元尋找一個最有厚度。
形貌優(yōu)化：給定殼單元，在滿足給定約束的前提下，針對目標函數(shù)尋找最佳拉延筋布局。
尺寸（參數(shù)）優(yōu)化：給定結(jié)構(gòu)和用戶自定義的形狀變量，在滿足給定約束的前提下，針對目標函數(shù)尋找參數(shù)。
形狀優(yōu)化：給定結(jié)構(gòu)和用戶自定義的形狀變量，在滿足給定約束的前提下，針對目標函數(shù)尋找各個形狀的最佳變形比例。
自由形狀優(yōu)化：針對給定結(jié)構(gòu)修改邊界節(jié)點，在滿足給定約束的前提下，針對目標函數(shù)尋找各個節(jié)點的最佳位置。
一般把拓撲優(yōu)化、自由尺寸優(yōu)化、形貌優(yōu)化稱為概念設(shè)計優(yōu)化，尺寸（參數(shù)）優(yōu)化、形狀優(yōu)化、自由形狀優(yōu)化稱為詳細設(shè)計優(yōu)化。
下面用OptiStruct對端板做一個拓撲優(yōu)化，包括分析設(shè)置、優(yōu)化設(shè)置、后處理以及生成step格式文件。
圖 端板幾何模型
端板如圖所示，保存為step格式文件，導(dǎo)入到hypermesh中。對其進行4面體網(wǎng)格劃分，并將其分為非優(yōu)化區(qū)域和優(yōu)化區(qū)域，同時非優(yōu)化區(qū)域和優(yōu)化區(qū)域也需要單獨設(shè)置屬性，因為在拓撲優(yōu)化時是依據(jù)屬性進行區(qū)分的。
展開 求助optistruct hypermesh尺寸優(yōu)化出現(xiàn)error261 怎么解決
. ************************************************************************ OptiStruct error termination report printed to file "h22.stat". Additional information may be found from standard streams stderr/stdout.These are usually directed to the terminal, or collected as separate files by any queuing or remote execution systems. HyperWorks RunManager shows stderr in a separate 'log' window. PROGRAM STOPPED DUE To ERROR.
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基于OptiStruct的拓撲優(yōu)化技術(shù)在大跨度桁架結(jié)構(gòu)中的運用
一、研究背景
桁架結(jié)構(gòu)廣泛運用于大跨度建筑結(jié)構(gòu)中，如體育場、體育館，演藝中心、會議中心、超高層連廊等等。研究桁架的最優(yōu)受力形態(tài)對工程有極大的意義。
二、研究內(nèi)容
?支座約束形式對桁架拓撲形式的影響
?荷載形式對桁架拓撲形式的影響
?跨高比對桁架拓撲形式形式的影響
三、研究模型
?本桁架跨度30米，桁架跨高比分別為1/5，1/10，1/15；約束條件分別為上部約束，下部約束，上下約束；荷載分別為均布荷載，跨中集中荷載，1/3跨集中荷載。
模型一
模型二
模型三
模型四
模型五等共十八個模型
四、結(jié)論
基于以上分析可以得到:
?拓撲優(yōu)化的形狀較我們平常設(shè)計的桁架形式有較大的區(qū)別。
?支座形式、荷載形式、跨高比都很大程度影響桁架的最優(yōu)拓撲形狀，在具體項目實踐中應(yīng)該根據(jù)實際條件分析最優(yōu)的拓撲形狀。
拓撲優(yōu)化技術(shù)在大跨度桁架結(jié)構(gòu)中的運用.ppt
展開 Altair-OptiStruct拓撲優(yōu)化功能在兒童座椅金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用案例分析
摘要
本課題利用Altair-OptiStruct拓撲優(yōu)化分析軟件對兒童座椅內(nèi)部金屬結(jié)構(gòu)件進行輕量化設(shè)計研究，優(yōu)化后結(jié)構(gòu)布局更合理且質(zhì)量減輕30%，旨在探索了一種結(jié)構(gòu)優(yōu)化合理設(shè)計和省材減重的方法。
一、研究背景
兒童座椅在進行碰撞測試的法規(guī)試驗中，主要通過座椅內(nèi)部的金屬結(jié)構(gòu)件來承擔的沖擊力，從而保證整椅結(jié)構(gòu)的完好性，達到保護乘員兒童的效果。在座椅的研發(fā)階段，結(jié)構(gòu)工程師為了順利通過碰撞測試，往往對金屬件進行過剩設(shè)計，一方面，可能造成材料浪費、座椅過重；另一方面，可能由于結(jié)構(gòu)過強、吸能效果差，導(dǎo)致兒童假人在沖擊過程中各項傷害值超標。為了解決這一問題，嘗試對某款產(chǎn)品的金屬結(jié)構(gòu)件進行輕量化分析，希望能為結(jié)構(gòu)工程師提供設(shè)計方向。
二、分析思路
通過分析該金屬結(jié)構(gòu)件在座椅中的裝配關(guān)系以及法規(guī)要求下不同動態(tài)工況的受力狀態(tài)，碰撞主要考察座椅在不同安裝方向下的正碰、后碰和側(cè)碰工況。合理地設(shè)置約束與加載進行拓撲優(yōu)化分析，再將優(yōu)化后結(jié)構(gòu)代入動態(tài)工況中進行校核驗證，強度滿足且假人傷害值達標即可。
三、方法步驟
本案例選取座椅底座上的金屬壓板件作為研究對象。首先厘清結(jié)構(gòu)件與座椅其他件的連接、接觸關(guān)系以及碰撞過程中的受力狀態(tài)，再合理設(shè)置優(yōu)化分析的邊界條件，具體步驟：1.兩側(cè)與isofix外殼焊接，將其下邊緣自由度完全約束；2.孔與底座螺柱連接，對washer單元僅釋放Z方向自由度，并對每個孔向下施加載荷500N模擬孔的拉力；3.翻邊面與其他金屬結(jié)構(gòu)表面接觸，在此表面均勻施加200N的載荷。
展開 OptiStruct 拓撲優(yōu)化與激光增材制造的完美結(jié)合挖掘輕量化結(jié)構(gòu)的新潛力
這種解決方案提供了面向建模、分析、優(yōu)化、可視化、報表及數(shù)據(jù)管理的集成解決方案。在仿真驅(qū)動設(shè)計過程中，首先采用HyperWorks套件優(yōu)化工具OptiStruct基于可用設(shè)計空間、產(chǎn)生的負荷和其他邊界條件執(zhí)行優(yōu)化。根據(jù)具體的應(yīng)用場合，可先對其他參數(shù)進行研究并更改邊界條件，再對結(jié)果進行解釋，然后選出最適合激光增材制造的各種設(shè)計方案。此外，如果可行，所創(chuàng)建的設(shè)計方案可由生物示例進行補充。隨后借助 CAD 工具對提出的設(shè)計進行改進，并采用OptiStruct 對最終設(shè)計進行數(shù)值驗證。
拓撲優(yōu)化工程師能夠構(gòu)建更輕、載重效率更高的設(shè)計，僅在需要的位置應(yīng)用材料。
“為了開發(fā)出采用輕量化設(shè)計的新型支架，我們在確定結(jié)構(gòu)時首先進行了拓撲優(yōu)化，”Jannis Kranz 解釋道。 在確定了規(guī)格并定義了所需的連接點之后，優(yōu)化后的幾何結(jié)構(gòu)即為基本機構(gòu)，供后續(xù)步驟進行進一步調(diào)整。基于這些技術(shù)數(shù)據(jù)，我們找到了能夠起到補充作用的生物示例。在流程的后續(xù)步驟中，只要在 CAD 中得出設(shè)計方案，我們就會利用Altair OptiStruct等工具再次對結(jié)果進行驗證。關(guān)于優(yōu)化和計算，我們可以在HyperWorks中完成整個虛擬開發(fā)鏈。”
為了探索非傳統(tǒng)的設(shè)計流程，在項目開始之初便采用了拓撲優(yōu)化。雖然優(yōu)化本身并不是激光增材制造的必要條件，但設(shè)計工程師在設(shè)計部件時會受到環(huán)境和經(jīng)驗的影響。這就是設(shè)計工程師主要面向銑削、鑄造等傳統(tǒng)制造流程進行設(shè)計的原因。如果在增材制造等新型流程中不考慮優(yōu)化，則所得的幾何結(jié)構(gòu)將帶有傳統(tǒng)流程的鮮明特征，其中也包括它們的制造限制。然而，OptiStruct 給出了一種全新的形式，在增材制造流程中僅需稍作調(diào)整即可直接制造。
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