拓補優化
關注創建者：好人_0660 創建時間：2019-09-21
拓補優化的視頻教程
optistruct教程OS2000-OS5010
optistruct幫助文件配套教程OS2000-OS5010 OptiStruct & HyperStudy理論基礎與工程應用_配套視頻 包括結構優化。拓補優化，（自由）尺寸優化，（自由）形狀優化
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結構拓撲優化理論、應用與展望
課程適宜群體：對“輕量化設計和結構拓撲優化”感興趣的工程師或在讀工科生 直播內容簡介：結構拓撲優化理論、應用與展望 具體課程內容：拓撲優化發展史和經典算法；拓撲優化案例分享；拓撲優化軟件；拓撲優化的挑戰與熱點 學習拓補優化，請加Q群：690549864
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拓補優化的實例教程
技術鄰虞倫和朱永誼博士
除了回答技術鄰會員提到的問題，朱博士還和大家分享了關于對拓補優化技術、人工智能和CAE的結合等的看法。關于這兩年CAE業界都在發展的拓補優化技術，其實ANSYS在經典版本的時候就已經有優化技術，但那時候的計算能力對多目標優化的性能還存在較大局限，所以發展并不是很快。近幾年隨著3D打印技術的發展，拓補優化的應用急速升溫。所以ANSYS這幾年在增材制造領域進行了大量投資，在拓補優化技術上得到了很大的發展，現在已經能支持多部件的非線形材料、非線性接觸的優化計算，并收購了專業的增材制造模擬軟件3DSim。另一個趨勢就是Discovery Live會集成拓補優化技術，即時仿真+自動優化，這又將是一個很大的飛躍！在人工智能方面，ANSYS收購了一個光學仿真軟件公司OPTIS，從視覺角度實現CAE仿真和3D視覺AR的結合，今后ANSYS還會延伸觸覺、機器學習等計算能力，CAE和人工智能結合的前景非常廣闊。
參加本次ANSYS大會讓我比較有感觸的有兩點，一是Discovery Live，這款革命性的產品將改變制造業產品的研發方式，再次推薦大家關注。另一個是ANSYS最近收購的光學設計軟件OPTIS，在現場體驗了OPTIS的虛擬現實，不妨可以設想：以前ANSYS的后處理結果基于PC的圖形顯示，以后或許可以通過AR場景來顯示后處理結果，實現數字雙胞胎技術和AR技術的整合，想象空間無限！感覺CAE即將進入新的時代：實時高速仿真、數字雙胞胎、AR三維數值模擬。
展開 如何對車身、底盤、內外飾等的結構進行快速地優化，提升性能要求的同時，保證結構的輕量化水平，是每個結構優化工程師需要不斷努力的目標。
除了日積月累的經驗外，合理地應用各種優化方法，可以更加高效、準確地找到優化方向或者結果。下面，給大家介紹幾種在汽車結構開發中經常使用的優化方法。
1.拓補優化
拓撲優化用于在給定的設計空間中找到關鍵的載荷傳遞路徑，常應用在結構設計的前期，能夠避免設計的盲目，提高結構設計的效率，達到結構輕量化等工程目的。常用的拓撲優化材料插值模型有：變密度法（SIMP）、均勻化方法（Homogenization Method）、變厚度法等。
拓撲優化的基礎是將有限的設計區域離散化，即劃分成有限個網格單元，然后采用某種算法來刪除一部分單元，從而形成帶孔洞的連續體。直觀上來看拓撲優化就是在設計區域內尋找產生孔洞的區域，以滿足某種設計要求的方法。
變密度法（SIMP，即Solid Isotropic Material with Penalization Model）是常采用的方法，該方法是將網格單元的設計區域內的每個單元的相對單元密度ρ作為設計變量。相對密度ρ在[0, 1] 內變化，當ρ=0時，代表此單元處于無材料填充的狀態；當ρ=1 時，代表單元處于材料填充滿的狀態；而更多情況下的單元相對密度ρ的狀態是介于兩者之間。為了讓材料能夠更加顯著地表現出有和無這兩種狀態，將單元剛度和楊氏模量假設成與相對密度ρ成指數關系，設計區域內的單元剛度和楊氏模量將趨向于0或1這兩個狀態，處于中間狀態的單元大幅減少，從而能更加明顯地區分出孔洞和有材料填充區域的界限。即設計區域內某單元剛度k和楊氏模量E可由相對密度ρ表示。
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同時在建立流場模型時，將內流域單獨剖分出來進行加密，最后應用共享拓補將各個計算域的交接部分進行耦合，最終得到的流場模型如圖3所示。
1.拓補優化
拓撲優化用于在給定的設計空間中找到關鍵的載荷傳遞路徑，常應用在結構設計的前期，能夠避免設計的盲目，提高結構設計的效率，達到結構輕量化等工程目的。常用的拓撲優化材料插值模型有：變密度法（SIMP）、均勻化方法（Homogenization Method）、變厚度法等。
薄膜沉積設備：1）CVD：目前市場由美國廠商主導，沈陽拓荊 CVD 設備成功進入長江存儲生產線。
這些技術可以 讓GPU在媒體編碼加速、視頻補幀與畫面優化、人工智能與深度學習、科研領域、超級計算機等方面發揮異 構加速的優勢。以上4種技術中，只有OpenCL支持跨平臺和開放標注的特性，還可以使用專門的可編程電路 來加速計算，業界支持非常廣泛。
Tenlinks - “nPower makes SolidWorks a surfacing monster”
產品特點
①涵蓋 Power Surfacing 工具箱里的所有工具；
②導入網格并作為基準網展示；
③轉換現有的 SolidWorks? 幾何到基準網中；
④帶自動創建表面的繪圖工具；
⑤約束基準網的接觸點；
⑥封閉區域自動重新拓補；
⑦在基準網配套曲率并
■ 六面體——六面體網格，是笛卡兒網格的某種扭曲，可以是“笛卡兒網格拓補”（也就是類似笛卡兒網格，但是網格被扭曲）或者“適體網格”（通過扭曲笛卡兒網格，使其很好的與物體的表面貼合）
■ 四面體——四個面的網格，例如三棱錐形網格
(2)網格的排列，主要的選擇有：
■ 結構化網格——網格中節點排列有序，鄰點間的關系明確。
■ 六面體——六面體網格，是笛卡兒網格的某種扭曲，可以是“笛卡兒網格拓補”（也就是類似笛卡兒網格，但是網格被扭曲）或者“適體網格”（通過扭曲笛卡兒網格，使其很好的與物體的表面貼合）
■ 四面體——四個面的網格，例如三棱錐形網格
(2)網格的排列，主要的選擇有：
■ 結構化網格——網格中節點排列有序，鄰點間的關系明確。
關于這兩年CAE業界都在發展的拓補優化技術，其實ANSYS在經典版本的時候就已經有優化技術，但那時候的計算能力對多目標優化的性能還存在較大局限，所以發展并不是很快。近幾年隨著3D打印技術的發展，拓補優化的應用急速升溫。所以ANSYS這幾年在增材制造領域進行了大量投資，在拓補優化技術上得到了很大的發展，現在已經能支持多部件的非線形材料、非線性接觸的優化計算，并收購了專業的增材制造模擬軟件3DSim。
Femap 還在點、曲線和表面上提供了靈活的網格控件，具有廣泛的調整偏差和控制網格拓補的選項，還有完全自動的高速四面體實體網格功能和四邊形網格功能。
供分析的正確幾何圖形
工程師經常遇到對于分析模型定義來說不理想的幾何圖形。 Femap 為曲線、表面和實體、特征抑制和中面取提供了幾何圖形創建和編輯工具。實體可以進一步分割和自動連接，以代表各不相同的材料，用來半自動生成六面體網格。
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