workbench；拓撲優(yōu)化；形狀優(yōu)化；結構優(yōu)化的案例
完全掌握workbench結構拓撲優(yōu)化（形狀優(yōu)化） ￥5
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
～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～
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(nèi)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
Ansys Workbench中拓撲優(yōu)化后結構力學特性之可視化 | 結構優(yōu)化新功能
產(chǎn)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(chǎn)品設計經(jīng)驗，可以設計出更能滿足產(chǎn)品結構技術方案、工藝要求以及更質(zhì)輕質(zhì)優(yōu)的產(chǎn)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(nèi)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(chǎn)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 淺析結構優(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(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(nèi)，調(diào)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(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(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)化確定了結構的內(nèi)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(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 如何采用Ansys Workbench對結構進行拓撲優(yōu)化分析
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(zhì)量去除50%；結構材料為結構鋼；結構承受750psi的內(nèi)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(zhì)量的約束條件。
優(yōu)化前后的結果對比，優(yōu)化后材料質(zhì)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(zhuǎn)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
展開 
拓撲優(yōu)化結構優(yōu)化算例
拓撲優(yōu)化結構優(yōu)化算例
結構優(yōu)化新功能 | 拓撲優(yōu)化后結構力學特性之可視化
產(chǎn)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(chǎn)品設計經(jīng)驗，可以設計出更能滿足產(chǎn)品結構技術方案、工藝要求以及更質(zhì)輕質(zhì)優(yōu)的產(chǎn)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(nèi)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(chǎn)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 結構優(yōu)化從入門到精通-拓撲優(yōu)化簡介
<h2>什么是拓撲優(yōu)化（Topology Optimization）？</h2><p>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(nèi)對材料分布進行優(yōu)化的數(shù)學方法，是結構優(yōu)化的一種。如下視頻所示。</p><div contenteditable="false" width="100%">
<jsk id="C_Playb0a0eae9b94371efbffc4531958d0102" videoid="b0a0eae9b94371efbffc4531958d0102" duration="0秒">
<img src="https://img.jishulink.com/static/web/youku-case.png" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/static/web/youku-case.png?image_process=/format,webp" data-pc-src="https://img.jishulink.com/static/web/youku-case.png?image_process=/format,webp" data-initial-src="https://img.jishulink.com/static/web/youku-case.png">
</jsk>
</div><h2>如何開展結構拓撲優(yōu)化分析？</h2><p>本文以一個C型夾的結構拓撲優(yōu)化案例來演示基本拓撲優(yōu)化定義流程，結構受力工況如下圖所示。
展開 結構優(yōu)化：利用Hyperstudy實現(xiàn)盒子尺寸和形狀優(yōu)化，達到滿足強度要求 ￥15
結構優(yōu)化：利用Hyperstudy實現(xiàn)盒子尺寸和形狀優(yōu)化，達到滿足強度要求
發(fā)動機缸體缸蓋的快速形狀及拓撲優(yōu)化
此外，客戶希望同時進行形狀優(yōu)化和拓撲優(yōu)化，以提高材料利用率。同時，可以針對缸體上的筋作進一步優(yōu)化設計和拓撲優(yōu)化，實現(xiàn)動力總成的剛度和彎曲模態(tài)的優(yōu)化方案。
解決方案
由于時間至關重要，DEP團隊采用了“極簡設計方法”應用于該項目。極簡設計方法包括將設計更改盡可能減少，同時需要驗證工藝制造可行性。
形狀優(yōu)化：
形狀優(yōu)化包括以下步驟：
對初始輸入模型進行NVH，疲勞分析；
利用Meshworks建立參數(shù)化模型，獲取最優(yōu)的重量以及和初始方案一致的性能；
經(jīng)過和制造團隊的討論，得到可行的設計修改空間；例如，合理的壁厚，翻邊厚度，筋的厚度，凸臺高度等；
將參數(shù)化的變量值修改為合理范圍，以達到所有的目標值；
所有的分析如下：
缸體疲勞分析；
缸孔變形分析；
NVH分析 – 動力總成彎曲模態(tài)，偏移，以及附件加速度和噪聲分析。
拓撲優(yōu)化
用MeshWorks快捷的在缸體上直接增加筋或刪除筋，以及創(chuàng)建包絡拓撲空間
CAD-Morpher
可以依據(jù)網(wǎng)格的變形結果，將原始CAD數(shù)據(jù)進行100%的變形，這個結果是可以直接導出為CAD軟件可識別的格式，例如parasolid格式。
結果
重量降低10%，同時各項性能指標全部滿足設計要求。
展開 基于OptiStruct的飛機登機門橫梁結構拓撲優(yōu)化和尺寸優(yōu)化研究
基于OptiStruct的飛機登機門橫梁結構拓撲優(yōu)化和尺寸優(yōu)化研究.pdf
基于optistruct的支架形狀優(yōu)化與自由形狀優(yōu)化 ￥30
本案例教程在于如何使用optistruct進行支架的形狀優(yōu)化、自由形狀優(yōu)化。其中，涉及到的知識點有形狀優(yōu)化中形狀變量的創(chuàng)建；自由形狀優(yōu)化中形狀變量的創(chuàng)建、變形約束壁障的建立；如何在optistruct中進行形狀優(yōu)化及自由形狀優(yōu)化。
自由形狀優(yōu)化結果
形狀優(yōu)化結果
具體操作部分見收費內(nèi)容部分，相關模型及腳本文件見附件。凡購買本案例的朋友針對收費內(nèi)容部分有疑問，可以一起交流。
展開 
純電動客車骨架結構優(yōu)化（模態(tài)分析、極限工況分析、靜力分析、拓撲優(yōu)化）
六 對車頂進行優(yōu)化
主要考慮車頂材料在考慮的工況范圍內(nèi)能有較好的材料布置，在扭轉(zhuǎn)和彎曲兩種工況下進行拓撲優(yōu)化。
1 建立車頂優(yōu)化區(qū)域
設置車頂優(yōu)化區(qū)域并添加空調(diào)及電池載荷
2 設置設計變量
注意設置對稱優(yōu)化，保證一定的制造可行性
3 創(chuàng)建體積響應及多工況聯(lián)合響應
4 體積響應設置為優(yōu)化約束
5 設置為優(yōu)化目標
6 分析及后處理
七 根據(jù)拓撲優(yōu)化結果重新布置車頂組件
1 重新建立幾何，創(chuàng)建有限元模型
2 完成模型彎曲及扭轉(zhuǎn)靜力學分析
彎曲工況下最大應力降低32Mpa
展開 結構優(yōu)化設計分析系列（三）：APDL在Workbench中的優(yōu)化設計 ￥9
1.1 優(yōu)化設計概述
所謂優(yōu)化，是指最大化或最小化，而優(yōu)化設計是指尋找一種方案以滿足所有的設計要求，并且需要的支出最少。
優(yōu)化設計有兩種分析方法:解析法--通過求解微分與極值，求解出最小值;數(shù)值法--借助計算機和有限元，通過反復迭代逼近，求解出最小值。解析法需要列方程并求解微分方程，然而針對復雜的問題列方程和求解微分方程都是比較困難的，因此解析法常用于理論研究，很少應用于工程中。
隨著計算機的發(fā)展，結構優(yōu)化算法取得了較大的發(fā)展。根據(jù)設計變量的類型不同，結構優(yōu)化已由較低層次的尺寸優(yōu)化發(fā)展到較高層次的結構形狀優(yōu)化，進而發(fā)展到更高層次的拓撲優(yōu)化。優(yōu)化算法也由簡單的準則法發(fā)展到數(shù)學規(guī)劃法，進而發(fā)展到遺傳算法等。
在保證產(chǎn)品達到某些性能目標并滿足一定的約束條件的前提下，通過改變某些允許改變的設計變量，使產(chǎn)品的指標或性能達到最期望的目標，就是優(yōu)化方法。
1.2 優(yōu)化分析工具
ANSYS Workbench 結構優(yōu)化分析工具有5種，即 Direct Optimization(直接優(yōu)化工具)、Goal Driven Optimization(多目標驅(qū)動優(yōu)化分析工具)、Parameters Correlation(參數(shù)相關性優(yōu)化分析工具)、Response Surface(響應曲面優(yōu)化分析工具)及Six Sigma Analysis(六西格瑪優(yōu)化分析工具)。
(1)Direct Optimization(直接優(yōu)化工具):設置優(yōu)化目標，利用默認參數(shù)進行優(yōu)化分析，從中得到期望的組合方案。
(2)Goal Driven Optimization(多目標驅(qū)動優(yōu)化分析工具):從給定的一組樣本中得到最佳的設計點。
(3)Parameters Correlation(參數(shù)相關性優(yōu)化分析工具):可以得出某一輸入?yún)?shù)對響應曲面的影響的大小。
展開 完全掌握workbench結構參數(shù)優(yōu)化（響應面優(yōu)化） ￥5
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
～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～
workbench結構優(yōu)化設計可以分為兩類：拓撲優(yōu)化和參數(shù)優(yōu)化。
本文內(nèi)容：
workbench參數(shù)優(yōu)化之響應面優(yōu)化實例詳解
下文目錄：
一：建模與參數(shù)設置
二：加載與參數(shù)設置
三：參數(shù)優(yōu)化之響應面優(yōu)化
ABAQUS案例-ABAQUS中的形狀優(yōu)化模塊及渦輪軸的形狀優(yōu)化分析 ￥3
本案例（附件中的inp文件）講述了ABAQUS中的形狀優(yōu)化模塊，以渦輪軸的優(yōu)化分析為例演示了ABAQUS中優(yōu)化分析技巧及需要注意的問題。
workbench；拓撲優(yōu)化；形狀優(yōu)化；結構優(yōu)化的相關專題、標簽、搜索
workbench；拓撲優(yōu)化；形狀優(yōu)化；結構優(yōu)化ansys 形狀拓撲優(yōu)化結構拓撲優(yōu)化hypermesh、optistruct、結構優(yōu)化、拓撲優(yōu)化、形貌優(yōu)化、尺寸優(yōu)化abaqus拓撲結構優(yōu)化結構、流體、碰撞、NVH分析優(yōu)化，拓撲優(yōu)化 優(yōu)化設計仿真優(yōu)化結構仿真水工結構 tosca structure 結構優(yōu)化設計暨拓撲優(yōu)化、 形狀優(yōu)化、加強筋優(yōu)化拓撲優(yōu)化 形狀優(yōu)化workbench結構拓撲優(yōu)化汽車拓撲優(yōu)化汽車拓撲優(yōu)化拓撲優(yōu)化拓撲優(yōu)化實例結構仿workbench瞬態(tài)結構拓撲優(yōu)化結構拓撲優(yōu)化結構拓撲優(yōu)化鋼結構整體穩(wěn)定性優(yōu)化鋼結構
