solidthinking inspire
關注創建者：唐元 創建時間：2019-12-09
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Altair官方專家團隊帶你深入學習 HyperWorks
第六講 （結束） solidThinking優化專題，Inspire Optimization。 第七講（結束） solidThinking幾何重構專題：Inspire/Evolve Geometry 第八講 （結束） HyperStudy總體介紹;HyperStudy模型參數化方法。
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solidthinking inspire的實例教程
摘要：對發動機后吊鉤的設計，通常借用已經投產機型的零件進行改進設計，而本文借助于Altair公司的solidThinking Inspire軟件，對發動機后吊鉤進行了拓撲優化設計。與傳統設計方法對比表明，采用軟件優化的結構在關鍵區域的最大位移減少了74%。
關鍵詞：發動機后吊鉤 拓撲優化 solidThinking Inspire
1概述
發動機后吊鉤主要用于發動機吊裝過程中，是一個非標準件。常見的吊鉤結構為：底部有與缸蓋螺栓連接的螺栓孔，頂部有與鏈條鉤頭相連的吊耳，中間有固定其他附件支架的安裝孔。吊鉤在工作過程中，既要滿足強度要求，不能發生破壞，同時也要滿足剛度要求，不能發生大變形，否則固定在吊鉤上的其他零件就可能產生失效風險。
對發動機后吊鉤的設計，通常采用借用已經投產機型的零件，并根據現有機型的空間布置和零件受力情況進行適當改進的方法。這種傳統的設計方法受到設計者經驗的限制，一情況下會盲目的增大零件尺寸，改進后的結構往往并不是最優設計方案。
本文以JMC某發動機后吊鉤為例，則借助于Altair公司的solidThinking Inspire軟件，通過建立拓撲優化基本模型、定義優化空間、施加邊界條件和載荷條件、選擇合適的控制目標進行拓撲優化，軟件優化出的結構往往并不是最終結構，只提供概念設計思路，還需要考慮結構形狀，加工工藝等因素進行合適的CAD后處理。這種方法不受設計經驗的限制，能夠在不知道結構拓撲形狀的前提下，根據已知邊界條件和載荷條件確定比較合理的結構形式，CAD后處理時可以短時間內做出多種方案，進而選擇出最優方案。
本文最后還把通過軟件優化出的結果與傳統設計方法設計結果進行了對比分析。
展開 摘要：本文以礦車后橋殼的設計為例，介紹了solidThinking Inspire軟件的功能以及應用方法。首先在Altair公司的solidThinking Inspire軟件中建立初始模型，然后進行工況載荷的定義，最終將質量目標定義為30%，得到拓撲模型。在三維軟件中，依據拓撲結構進行詳細的后橋殼結構設計，同時也實現了礦用自卸車后橋殼的輕量化設計。
關鍵詞：solidThinking Inspire 后橋殼 優化設計 輕量化
1概述
礦用汽車主要運行于各種礦山和建筑施工場地，道路級別低，車輛的起動、制動和轉向非常頻繁，再加上負荷大，路面沖擊嚴重，故其工作條件十分惡劣[1]。后橋殼是礦用自卸車的承重和動力源的關鍵部件。它的結構設計在礦用自卸車的研制中占有相當的分量和較大的難度[2]。后橋殼的設計不僅需要有足夠的強度和剛度，而且合理地減輕后橋橋殼的重量也是提高礦用自卸車性能的關鍵因素之一[3]。同時輕量化的趨勢要求各類零部件都在滿足強度要求的情況下質量最小化。本文以礦用自卸車后橋殼的設計為例，應用Altair公司的solidThinking Inspire軟件在概念設計階段對其進行最優的結構探索。根據優化出來的拓撲模型，在三維軟件中進行詳細的后橋殼結構設計。該應用表明Inspire能輔助工程設計人員 獲取較優的拓撲結構，為產品的結構設計打下良好基礎[4]。
2優化設計
2.1初始設計空間
在優化設計開始之前，工程師通過Inspire創建大概的三維模型。礦用自卸車的后橋殼的初始設計空間定義如圖1所示。
展開 表 1 優化前后模型對比
五、結論
本文主要介紹了利用 solidThinking Inspire 軟件對副車架進行結構優化、模型重建、模型校核、方案對比等內容。著重闡述了 solidThinking Inspire 軟件實體結構件的優化流程。通過優化使副車架材料達到一個最優化的分布，在既定的條件下使副車架的用料最少，對應的質量也最小. 隨著燃油價格的普遍上漲，車輛輕量化設計已經越來越被各 OEM 廠家重視，本文通過一個完整的流程來證明只要是零部件就有優化的空間。只要在優化時設置好優化的約束及模型的優化參 數，實現模型優化與工藝性是可以統一的。 solidThinking Inspire 是 Altair 公司將 HyperWorks 軟件 OptiStruct 解算器以及一些前處理 的功能進行了打包分裝，更簡單易上手。將大量的前處理工作隱式化，作為軟件底層的基本功能， 對于操作者并不需要去關注。是真正面向了結構工程師的一個助手軟件，解決了以往學優化必須 先學 CAE 的困境。
參考文獻
[1] solidThinking Inspire User’s Manual
[2] solidThinking Inspire 設計工程師基礎教程.pdf
[3] solidThinking Inspire 設計工程師必修教程.pdf
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展開 范林
解決方案
基于 solidThinking Inspire 平臺對結構進行拓撲優化，先要在 solidThinking Inspire 或 CATIA 等其他三維軟件內建立三維模型。并在 solidThinking Inspire 內依據 實際工況施加力、位移等約束，定義優化變量、目標函數、約束函數，以及定義優化參數， 最后提交求解。通過有限元計算分析，發現初步過渡接頭結構設計嚴重工況裕度較大，需進行優化設計減重。
初步設計模型和有限元分析結果
選用 solidThinking Inspire 軟件進行過渡結構優化分析，優化模型和優化結果如圖所示。拓撲優化結果較為理想，5h 內完成了 8 個工 況積分數分別為、5%、20%、30%的各種情況優化計算。solidThinking Inspire 軟件進行 拓撲優化計算操作簡單、效率較高。
拓撲優化模型及結果
對拓撲結果進行簡單的分析后在CAD 內進行模型的初 步詳細設計。新的模型有清晰的傳力路徑，其每個元素都可進行局部的尺寸 設計，為后續的詳細設計階段尺寸優化奠定很好基礎。
展開 結論
利用 solidThinking Inspire 軟件協助設計叉車轉向橋，在設計早期引入優化的觀念，考慮橋體的最佳受力狀態，得到 的最終設計方案在后續的優化過程中只需針對局部細節進行修改，避免了可能出現的重大變化，保證設計出最優的產品， 同時也減少了設計人員和 CAE 人員反復溝通的時間，大大縮短了開發周期。
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正在這時，團隊發現了solidThinking Inspire。Graeme提到，“當我們發現了Inspire之后，solidThinking團隊派出了一位專家給我們培訓并幫助我們進行設計。此時我也已經在思考，搭載我們電機馬達的支架該如何設計。同時，我也在與專門從事金屬增材制造的Burloak Technologies公司進行洽談。該團隊同意成為我們生產新優化支架的贊助商。
Inspire生成的形狀具有如下特點：
良好的結構承載形式；
節省材料，結構效率高；
適應各種生產工藝，如擠出、鑄造和沖壓等；
設計后期所需改動少；
下面介紹Inspire做拓撲優化時的一些關鍵設置，以懸置托臂拓撲優化為例；
1、導入幾何模型、注意設置單位制
2、附材料熟悉
3、設置拔模方向
4、施加約束
5、施加載荷
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主要內容為OptiStruct、HyperStudy、Isight，另外兩部分內容為HyperMorp網格變形、SolidThinking Inspire。對于需要二次開發處理的部分，均提供了源代碼
OptiStruct除了介紹常規設置外，另大篇幅介紹了厚度/截面/結構靈敏度、拓撲優化等操作流程。
摘要：以鐵道車輛設備附件安裝架輕量化設計開發流程為研究對象，介紹了在類C123設計思想引導下，基于SolidThinking Inspire和BS EN 12663-1:2010標準及仿真驅動設計理念，完成目標零部件結構優化設計的主要流程和技術重難點。
關鍵詞：鐵道車輛；EN12663-1:2010；C123設計方法；SolidThinking Inspire
1.
摘要：以鐵道車輛設備附件安裝架輕量化設計開發流程為研究對象，介紹了在類C123設計思想引導下，基于SolidThinking Inspire和BS EN 12663-1:2010標準及仿真驅動設計理念，完成目標零部件結構優化設計的主要流程和技術重難點。
技術特長為為產品輕量化設計，并編輯出版《solidThinking Inspire優化設計基礎與工程應用》。
費用：免費
點擊圖片或點擊鏈接報名：https://www.yqgqt.org.cn/live/10791
圖8 初始設計模型
分別利用solidThinking Inspire和ANSYS對初始模型基于設計工況進行減重優化，二者優化結果隨減重比變化情況如下：
圖9 初始設計模型Inspire系列優化結果
圖10 初始設計模型ANSYS系列優化結果
通過第一次拓撲優化系列結果，尋找兩種仿真軟件的共同點，發現初始模型隨減重比變化的共同趨勢是呈現X型。
一、solidThinking Inspire
Inspire使設計工程師、產品設計師和建筑師快速而方便地探索和生成高效的結構基礎。Inspire采用Altair先進的OptiStruct優化求解器，根據給定的設計空間、材料屬性以及受力需求生成理想的形狀。
solidThinking Inspire軟件進行拓撲優化計算操作簡單、效率高。
5 參考文獻
[1] solidThinking Inspire User’s Manual
[2] solidThinking Inspire 設計工程師基礎教程.pdf
[3] solidThinking Inspire 設計工程師必修教程.pdf
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