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登錄Hyperworks、Optistruct、拓撲優化、減重、強度的案例
機械臂拓撲優化(減重+增加剛度)
④ 連桿應力分布集中在上下面,中部應力相對較小,說明這部分本身具有優化空間。并且仔細觀察變形趨勢,這部分變形較大,所以也可以考慮額外增設優化空間。
⑤ 大臂部分應力并沒有前面兩個嚴峻,這里將其作為減重的主要部分,去掉原加強筋移,在中部增設加強筋,進行優化。
按照上述原則,我們用于優化的幾何模型大概長成這樣(一個優化分析需要不斷更改優化區間的選取,并作對比,這里僅以一種優化策略為例):
圖 12 用于優化的幾何模型
5.2 預分析
在進行優化前,對結構進行預分析,確定個方向留有余量。施加相同的三個工況,分別得到最大位移為0.066mm,0.021mm,0.022mm,與前面的0.089mm,0.031mm,0.039mm相比均留有余量,因此后面的拓撲優化能正常進行。
5.3 優化問題定義的思考
這一步在我看來還是挺復雜的,對于該分析也試了十幾種約束與目標的組合,暫時總結了幾個重點:
①我們優化的目的是啥?減重+達到目標位移要求?真的只有這兩點嗎?其實對于所有拓撲優化問題,我們有一個隱藏的要求,那就是得到一個至少看起來合理的結構。而且大部分時候,這一點反而是最重要的。為什么這么說?我們如果單純的想減重,完全是不需要使用拓撲優化的,換個材料,試算幾種方案也能達到效果。會采用拓撲優化的原因是因為他能提供一些我們想象不到的合理的結構,為設計提供靈感。
②如果能接受上面所說的,那么重點就來了。對于一個比較復雜的結構,我們加上各種剛度應力約束以及體積比限制,然后等著計算機給出一個完美的傳力路徑,這個幾乎不可能。且不說各種約束之間會發生沖突導致不收斂,在這么多限制條件下,優化出來的結果很可能讓人失望。
③當我們加上了位移限制,體積比限制以及最小柔順性目標,看似很平常,實則暗藏殺機。
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