workbench；拓撲優(yōu)化；形狀優(yōu)化；結構優(yōu)化
關注創(chuàng)建者：博集華仿 創(chuàng)建時間：2019-03-24
workbench；拓撲優(yōu)化；形狀優(yōu)化；結構優(yōu)化的視頻教程
基于ansys workbench 的拓撲優(yōu)化——梁，支架 受力優(yōu)化
1.學習型仿真工程師； 2.結構仿真工程師初學者； 3.需要對結構降本，縮小體積及及其他方面的優(yōu)化。 基于Ansys workbench 2021R1版本的支架和梁單元的拓撲優(yōu)化操作。（課程內包含模型建立及詳細模型設置）
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ansys workbench拓撲優(yōu)化案例
ansys workbench拓撲優(yōu)化案例，地下大空間接結構，用的一個半圓模擬的，挺不錯的案例，值得學習
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ANSYS workbench topology拓撲優(yōu)化
ANSYS workbench topology拓撲優(yōu)化 拓撲優(yōu)化模塊的基本原理和使用方法 對于汽車輪轂的優(yōu)化，對于飛機火箭上的零件需要輕量化的時候，拓撲優(yōu)化分析在滿足強度的基礎上，可以獲取最優(yōu)的形狀，拓撲優(yōu)化對于減輕零件的質量有很好的指導意義。本視頻通過ANSYS中的拓撲優(yōu)化模塊的講解，使大家有個初步的認識，能夠完成部分零件的減重分析。
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workbench；拓撲優(yōu)化；形狀優(yōu)化；結構優(yōu)化的實例教程
作者介紹 力學碩士，有七年的結構有限元分析經(jīng)驗。微信 leslie_wj
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workbench結構優(yōu)化設計可以分為兩類：拓撲優(yōu)化（形狀優(yōu)化）和參數(shù)優(yōu)化。
本文內容：
workbench拓撲優(yōu)化實例詳解
下文目錄：
一：建模
二：加載
三：拓撲優(yōu)化
四：總結
產品概念設計初期，單純的憑借經(jīng)驗以及想象對零部件進行設計往往是不夠的，在適當約束條件下，如果能充分利用“拓撲優(yōu)化技術”進行分析，并結合豐富的產品設計經(jīng)驗，可以設計出更能滿足產品結構技術方案、工藝要求以及更質輕質優(yōu)的產品。
拓撲優(yōu)化（topology optimization）是一種根據(jù)給定的負載情況、約束條件和性能指標，在給定的區(qū)域內對材料分布進行優(yōu)化的數(shù)學方法，將區(qū)域離散成足夠多的子區(qū)域，借助FEM分析技術按照指定的優(yōu)化策略、約束準則、目標等從這些區(qū)域中刪除一定數(shù)量單元，用保留下來的單元描述結構的最優(yōu)拓撲，發(fā)揮系統(tǒng)材料最大利用率。拓撲優(yōu)化后，通常需要對其產生的結果模型進行設計驗證，完全復制拓撲優(yōu)化前的邊界條件進行仿真計算。
以往版本需要在WorkBench中添加后續(xù)分析模塊去驗證優(yōu)化后的模型。拓撲優(yōu)化后的仿真計算設計驗證過程如下圖所示。先在拓撲結果中生成光順平滑的 STL 模型后，再在 Workbench 中通過“Transfer to Design Validation System”將優(yōu)化結果傳遞至驗證系統(tǒng)，系統(tǒng)自動生成位于拓撲優(yōu)化系統(tǒng)上游的相同類型的Mechanical系統(tǒng)，并繼承之前的全部計算載荷和約束。創(chuàng)建該驗證工作流程，分為四步，在創(chuàng)建的驗證系統(tǒng)中去劃分網(wǎng)格運行計算及查看設計結果。
前面版本雖然可以比較方便地把優(yōu)化后的模型導入到新的靜力學結構仿真中，進行優(yōu)化模型的驗證，但2022R1版本新增擁有了更便捷的功能，可以直接在結構優(yōu)化系統(tǒng)中查看優(yōu)化后的力學特性，即允許用戶直觀可視化最終設計的結果（變形、應力、特征值模態(tài)等），更方便快速檢查和驗證力學行為。
展開 拓撲優(yōu)化：拓撲優(yōu)化是一種在設計中尋找最佳材料分布的方法。
它通過改變材料在結構中的分布，以最小化結構的質量（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，同時保持結構的強度和剛度。
形狀優(yōu)化：形狀優(yōu)化關注的是在給定的幾何形狀內，調整結構的形狀以優(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)化通常與曲面設計相關，它著重于調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)新的設計，以滿足復雜的性能目標。
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，因為它確定了結構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)域內進行形狀的調整。形貌優(yōu)化通常是在形狀優(yōu)化之后進行的。
形狀優(yōu)化確定了結構的內部幾何形狀，而形貌優(yōu)化則在這個基礎上進行外部形貌的調整。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 拓撲優(yōu)化結構優(yōu)化算例
在ansys workbench中拓撲優(yōu)化分析流程如下所示。
以下圖所示結構為例，演示拓撲優(yōu)化分析的過程，優(yōu)化條件如下：
最大應力小于1000PSI；質量去除50%；結構材料為結構鋼；結構承受750psi的內壓，兩端的安裝孔固定約束。
拓撲優(yōu)化的邊界條件設置如下，設置對應的優(yōu)化區(qū)域，載荷約束條件區(qū)域為非優(yōu)化區(qū)域，設置最大應力和去除質量的約束條件。
優(yōu)化前后的結果對比，優(yōu)化后材料質量取出來42%
基于SCDM模塊，對優(yōu)化后的片面模型進行幾何處理，并將模型一鍵轉為為實體模型，進行優(yōu)化后模型的驗證分析。
驗證分析的流程如下所示，通過workbench的一鍵傳遞，自動生成驗證分析的靜力學模塊，按照上圖所示的幾何模型，完成幾何處理，最后進行驗證分析。
驗證前后的結果對比如下所示，初始模型的變形為0.00032in，優(yōu)化后模型的變形為0.00061，初始模型的最大應力為8208psi，優(yōu)化后模型的最大應力為9636psi，滿足優(yōu)化要求。
文章來源：cae仿真之家
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本文原刊登于Ansys.com：《Boost Your Ansys Workflow: 5 Tips for Faster, More Accurate Structural Checks》
編輯整理：邱成宇 | Ansys 高級應用工程師
在結構工程中，精度和效率是必須滿足的目標。由于項目變得越來越復雜，能夠在確保符合行業(yè)標準的同時簡化工作流程，對于取得成功的結果非常關鍵。
本文將介紹使用
概述
汽車控制臂（Control Arm）是懸架系統(tǒng)的關鍵部件，其核心作用是將車輪與車架連接，并在車輛行駛過程中承受并傳遞來自車輪的多方向力和力矩。拓撲優(yōu)化的目標是在給定的設計空間、材料和工況下，找到材料的最優(yōu)分布，使結構在滿足多種性能要求（如剛度、強度、頻率）的同時，實現(xiàn)輕量化。
“多工況加權柔度響應”指的是將結構在多種不同載荷工況下的柔度（Compliance） 進行加權求和，作為拓撲優(yōu)化的目標函數(shù)或約束條件
關鍵詞：COMSOL；U形渡槽；拓撲優(yōu)化；流固耦合
【模型信息】U形過水斷面半徑和設計水深為3m，斷面二維效果圖如下。
圖1 U形渡槽過水斷面
【荷載&邊界設置】耦合接口選擇層流和固體力學，耦合類型為結構上的流體荷載，設置水流速為0.1m/s，在渡槽底面固結。
圖2 流固耦合類型設置
【優(yōu)化目標函數(shù)設置】
今日16:00，Ansys官方『Ansys 結構輕量化優(yōu)化設計解決方案及案例分析』介紹Ansys Mechanical拓撲優(yōu)化仿真解決方案，以及輕量化結構設計的工程案例分析，感興趣的下滑預約學習??
時間：5月12日（星期二），16:00-17:00
內容簡介：
1. Ansys Mechanical 拓撲優(yōu)化仿真解決方案
2.輕量化結構設計案例分析
講師：
Workbench 里直接用 optiSLang 做參數(shù)優(yōu)化（懸臂梁實例）-技術鄰
參考前面的文章，有詳細的操作說明，這個附件為操作案例，供大家參考學習
Workbench 里直接用 optiSLang 做參數(shù)優(yōu)化（懸臂梁實例）
OptisLang優(yōu)化案例
<p class="ql-align-justify">Ansys 5月應用系列線上研討會共10場，主題覆蓋AI+優(yōu)化、光學、電弧、熱管理、材料決策…等主題，希望幫助工程師深入掌握仿真能力的應用價值，精彩內容持續(xù)全年，歡迎大家報名參與！</p><p>歡迎加入直播交流聊，獲取專屬開播提醒、直播回放、直播PPT及完整日程實時更新，干貨不錯過！</p><p class="ql-align-center">
由于雙高斯照相物鏡結構的對稱性，原則上所有橫向像差都能自動補償，因此在設計思路上只著眼于縱向像差的平衡設計。為此在設計過程中首先從設計其半部系統(tǒng)入手，然后再經(jīng)過鏡像處理形成雙高斯照相物鏡的全系統(tǒng)。雙高斯照相物鏡的半部系統(tǒng)在其系統(tǒng)光欄后只包括一個雙膠合透鏡和一片單透鏡組成，如圖2。
該類型鏡頭結構簡單
關鍵詞：Abaqus；拱橋；拓撲優(yōu)化；三維有限元
拓撲優(yōu)化適合用于對不確定結構進行最優(yōu)設計。一方面，此方法的靈活性要優(yōu)于其他方法，因為它支持將任意形狀輸出作為結果。另一方面，結果并非總是直接可行。因此，拓撲優(yōu)化常用在最初階段，方便指導后續(xù)設計。
實際操作時，我們將人為定義一個密度函數(shù)，幾何內各點處的值介于 0 和 1 之間。在結構力學仿真中，我們希望最大化梁的剛度。在結構力學問題中，最大化剛度等同于最小化柔度
ANSYS Workbench 形貌優(yōu)化主要是針對薄殼結構的強度，改變其表面形貌，如凸起，加強等。
原模型
整體變形為0.87mm。
質量約束為100%
形貌優(yōu)化后，同質量下，整體變形為
航空航天工業(yè)是對零部件質量和可靠性要求最高的行業(yè)之一。利用增材制造技術生產高科技零部件的潛力巨大。這種新工藝提供了創(chuàng)造新型設計的機會，這些設計以功能為導向，具有優(yōu)化和面向目的的幾何形狀。
面臨挑戰(zhàn)
MSC Apex Generative Design的以功能為導向的組件優(yōu)化誕生于帕德博恩大學直接制造研究中心與工業(yè)合作伙伴的一個研究項目。為重新設計優(yōu)化項目確定并選擇了一個航空航天支架
