加工約束
關(guān)注創(chuàng)建者：仿真專業(yè) 創(chuàng)建時間：2020-02-10
加工約束的視頻教程
Hepermesh加強(qiáng)筋形貌優(yōu)化（附CAE模型）
本次優(yōu)化講解了兩種形貌優(yōu)化的方法，分別對加工約束進(jìn)行了考慮和未考慮做出了不同的優(yōu)化結(jié)果。
￥20 27分鐘 251播放
查看
加工約束的實(shí)例教程
2、響應(yīng)約束定義
拓?fù)鋬?yōu)化分析自動插入響應(yīng)約束Response Constraint，可用的響應(yīng)類型包括：
1) Mass Constraint、Volume Constraint：根據(jù)設(shè)計需要修改百分比，支持“常值”和“范圍”兩種形式修改優(yōu)化后的保留百分比分?jǐn)?shù)。
2) Global von-Mises Stress Constraint 、Local von-Mises Stress Constraint：指定最大應(yīng)力值，支持多個局部von-Mises應(yīng)力約束。
3) Natural Frequency Constraint ：確定模態(tài)階次的定義，確定最小和最大頻率范圍。
4) Reaction Force Constraint：采用指定X/Y/Z分量反力作為約束。
5) Displacement Constraint：指定X/Y/Z位移分量作為約束。
3、 加工約束定義
加工約束包括如下類型：
1) Member Size：最小成員尺寸球內(nèi)單元激活時滿足條件，默認(rèn)最小單元尺寸為2.5倍最小網(wǎng)格尺寸；最大成員尺寸球內(nèi)包括非激活單元時條件滿足，是自定義選項。
2) Extrusion：用于控制整個截面的拉伸方向，保持在這個方向具有完整的拉伸拓?fù)湫螤睢?3) Pull Out Direction：用于考慮材料擠出方向，方便基于模具設(shè)計零件中開模使用，能夠選擇單方向、兩個方向進(jìn)行擠出控制。
4) Cyclic：能夠建立基于坐標(biāo)系的循環(huán)對稱約束。
5) Symmetry：能夠建立基于坐標(biāo)系的對稱約束。
如圖4所示，這是一個車輪的拓?fù)湓O(shè)計，其中考慮了5輻輪轂兩方案與10幅輪轂方案兩種循環(huán)對稱約束方法的比對。
展開 ? 疲勞分析軟件接口：FEMFAT、FE-Safe、Falancs、nCode DesignLife、Femsite等
--全面考慮加工約束：
? 拔模、鑄造、沖壓、對稱、最大和最小結(jié)構(gòu)尺寸、空洞控制約束等
--網(wǎng)格自動細(xì)化和光順：
? 拓?fù)鋬?yōu)化中網(wǎng)格從粗到細(xì)自適應(yīng)，提高優(yōu)化效率
? 形狀優(yōu)化中自動光順內(nèi)部網(wǎng)格
TOSCA應(yīng)用領(lǐng)域及特點(diǎn).pdf
更多亮點(diǎn)
在模型管理器中對報告和 CAD 裝配體進(jìn)行版本控制
對導(dǎo)入的 ECAD 文件進(jìn)行自動簡化，以加快網(wǎng)格劃分和求解速度
考慮銑削過程等加工約束的拓?fù)鋬?yōu)化
多維插值和逆向不確定性量化
磁流體動力學(xué)模擬以及液態(tài)金屬材料庫
包括壓電、結(jié)構(gòu)、聲學(xué)和流體流動的流量計仿真分析
模擬由超聲波驅(qū)動流體流動的聲流現(xiàn)象
分析燃料電池的性能，包括燃料雜質(zhì)的影響
靜電放電模擬和預(yù)測雷電引起的電子元件損壞
在軌衛(wèi)星的熱分析
開始優(yōu)化前需要解決下面三個問題，盡可能優(yōu)化出最好的結(jié)果：
1.首先對當(dāng)前的特征形式進(jìn)行統(tǒng)計，查找其中的設(shè)計規(guī)律
2.其次研究鈑金形貌優(yōu)化的邊界條件
3.選取合適的加工約束
2.備胎坑結(jié)構(gòu)統(tǒng)計
以備胎坑為例，對現(xiàn)有車型的備胎坑特征進(jìn)行了統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)有兩種趨勢，第一種：
1.備胎坑底面為環(huán)裝或者圓臺
2.四周為輻射狀特征
3.備胎坑下方無橫梁支撐
第二種：
1.備胎坑底面特征無特定規(guī)律，左右對稱
2.四周特征較少
3.備胎坑下方有橫梁支撐
對車型的特征尺寸進(jìn)行了統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)：
備胎坑特征高度一般在5mm-16mm之間
3.備胎坑模態(tài)
對每個車型的備胎坑模態(tài)進(jìn)行分析
只有備胎坑，厚度均為0.7mm，約束焊點(diǎn)位置：
1.模態(tài)階數(shù)在5-10之間
2.基頻在50Hz以上
通過對一個沒有特征的備胎坑進(jìn)行應(yīng)變能分析，查找薄弱位置
C、F、I相對其它車型設(shè)計更優(yōu)
1.模態(tài)階數(shù)在5-6的：D、F、I
2.基頻模態(tài)在70Hz以上的：C、F、I
3.根據(jù)應(yīng)變能分析，薄弱位置位于前側(cè)邊緣，以及中間靠前的位置。C、F車型的設(shè)計與此相符，可參考其特征設(shè)計。
4.備胎坑結(jié)構(gòu)影響因素分析
分析備胎坑深度變化，對模態(tài)性能的影響：
1.使用無特征的備胎坑，模態(tài)變化很小
2.使用有特征的備胎坑，模態(tài)變化很小
分析結(jié)構(gòu)設(shè)計，對模態(tài)性能的影響：
1.增加橫梁后，模態(tài)有明顯改善，其中奇駿本無橫梁，使用子模型進(jìn)行分析，仍然變化不大。
展開 廣泛應(yīng)用于概念設(shè)計和詳細(xì)設(shè)計階段，滿足所有行業(yè)的優(yōu)化設(shè)計需求——靈活的制造加工約束、廣泛的優(yōu)化響應(yīng)類型、高度集成的應(yīng)用環(huán)境
拓?fù)鋬?yōu)化
在產(chǎn)品研發(fā)的初始階段，用戶定義產(chǎn)品的設(shè)計空間、設(shè)計目標(biāo)、設(shè)計約束和加工制造條件等信息，OptiStruct將根據(jù)這些信息求解出一個不僅滿足設(shè)計約束，而且達(dá)到各項性能最優(yōu)的結(jié)構(gòu)拓?fù)湓O(shè)計方案。
形貌優(yōu)化
許多零件上經(jīng)常采用加強(qiáng)筋來提高剛度。OptiStruct的形貌優(yōu)化技術(shù)可以指導(dǎo)用戶設(shè)計出滿足設(shè)計要求的最佳加強(qiáng)筋布局，已被成功應(yīng)用于以提高結(jié)構(gòu)剛度和降低噪聲為目的的概念設(shè)計中。
自由尺寸優(yōu)化
形狀優(yōu)化
........
ANSYS
ANSYS工具主要分三塊
1、 workbench 增材分析模塊，這個是為設(shè)計者使用的，使用門檻不高。
2、 ANSYS 增材打印模塊，這個是為增材設(shè)備操作人員，工藝工程師使用準(zhǔn)備的，使用門檻低。
3、 ANSYS 增材研究模塊，這個是為增材材料專家， 工藝專家使用準(zhǔn)備的，使用門檻相對偏高。
基于增材進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計時，在工程設(shè)計師層面，設(shè)計師需要在產(chǎn)品的功能要求，需求方面梳理出來后，基于設(shè)計空間，目標(biāo)，約束條件，利用Workbench搭建分析流程，再使用ANSYS topology優(yōu)化進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化，再利用SpaceClaim進(jìn)行表面的光滑光順，然后再利用Mechanical進(jìn)行性能校核，同時利用workbench 增材分析模塊，快速分析打印后的變形和應(yīng)力問題，使得在產(chǎn)品設(shè)計階段對被打印件的擺放方式，支撐施加方式，如何通過產(chǎn)品的優(yōu)化設(shè)計，保證打印工藝的效果。
展開 
加工約束的相關(guān)專題、標(biāo)簽、搜索
加工約束的最新內(nèi)容
Liu等
應(yīng)用符號距離函數(shù)及計算邊界曲率建立粗加工與精加工最小尺寸約束函數(shù)，實(shí)現(xiàn)兩種加工狀態(tài)的最小尺寸控制。
4.1.2 考慮最大尺寸約束的拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計
Guest
以映射方法
為基礎(chǔ)，構(gòu)建基于局部區(qū)域體積比的最大尺寸約束，Jin
基于雙向漸進(jìn)結(jié)構(gòu)法定義最大尺寸約束，皆實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)最大尺寸控制。
第一步，運(yùn)用自由尺寸優(yōu)化，考慮到鋪層方向，給出材料的總體分布，得到每個角度鋪層的厚度分布；第二步，考慮到所有的制造加工約束和工況載荷，對每個角度鋪層進(jìn)行尺寸優(yōu)化，得到每個角度鋪層的精確厚度分布和沒有角度的鋪層數(shù)量；第三步，進(jìn)行鋪層順序優(yōu)化，得到滿足制造工藝要求的鋪層順序。這種方法已經(jīng)在OptiStruct中實(shí)現(xiàn)并為眾多航空企業(yè)所應(yīng)用。
更多亮點(diǎn)
在模型管理器中對報告和 CAD 裝配體進(jìn)行版本控制
對導(dǎo)入的 ECAD 文件進(jìn)行自動簡化，以加快網(wǎng)格劃分和求解速度
考慮銑削過程等加工約束的拓?fù)鋬?yōu)化
多維插值和逆向不確定性量化
磁流體動力學(xué)模擬以及液態(tài)金屬材料庫
包括壓電、結(jié)構(gòu)、聲學(xué)和流體流動的流量計仿真分析
模擬由超聲波驅(qū)動流體流動的聲流現(xiàn)象
分析燃料電池的性能
與其它優(yōu)化分析軟件相比，其便捷和人性化的操作界面使學(xué)習(xí)更加的快速，同時其繼承了Abaqus 的算法優(yōu)點(diǎn)，考慮接觸，幾何非線性以及材料非線性以及加工制造的約束，最大程度滿足用戶的需求。
ABAQUS/CM是專業(yè)的復(fù)合材料建模工具，可在建模初始階段考慮鋪層的工藝性能，確保復(fù)合材料鋪層在工藝上的可行性。避免在后期的研發(fā)周期上因重新設(shè)計而增加的成本。
AM可以用以減輕閥塊的重量，更重要的是提供設(shè)計者更多的設(shè)計自由度，因為不需要考慮一些加工制造的約束。例如圖12所示的壓電效應(yīng)閥，采用激光熔融技術(shù)，用鈦合金制造閥塊。圖15顯示了最終的成品閥，圖16顯示的是AM閥體，圖17示例了CT掃描閥體的內(nèi)部情況。
圖 15：原型 增材制造
圖 16：AM制造閥體細(xì)節(jié)
圖 17：CT掃描閥體
5.
自由形狀優(yōu)化支持種類繁多的加工工藝約束，在本算例中，設(shè)置了節(jié)點(diǎn)擾動形式關(guān)于單平面對稱的約束條件。
圖5.1 自由形狀優(yōu)化設(shè)計變量：待擾動節(jié)點(diǎn)組位置
另外如果需要精確提取結(jié)構(gòu)表面應(yīng)力結(jié)果，則必需對零件表面做包殼處理。本算例僅作為流程演示，因此省略了該工序。
在產(chǎn)品研發(fā)的初始階段， 用戶定義產(chǎn)品的設(shè)計空間、設(shè)計目標(biāo)、設(shè)計約束和加工制造參數(shù)等信息，OptiStruct 將根據(jù) 這些信息求解出結(jié)構(gòu)傳力路徑和最有效的材料分布，設(shè)計者可以綜合考慮不同目標(biāo)函數(shù)下的最優(yōu)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以及實(shí)際加工制造的限制，設(shè)計滿足要求的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。
3.1 吊掛托架結(jié)構(gòu)
地鐵車下設(shè)備托架結(jié)構(gòu)采用高強(qiáng)度鋼板組焊而成，為了實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)輕量化和模塊化，需要對構(gòu)架整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化。
同時也考慮最大殼厚度和材料類型等加工制造約束。這在系統(tǒng)優(yōu)化或單一結(jié)構(gòu)優(yōu)化時是有效的。
項目進(jìn)程中，我們開發(fā)了三種有限元模型： （1）包含全部零件的整體有限元模型，它是由飛機(jī)生產(chǎn)商提供的簡化的模型； （2）中間有限元模型，主要用來評估工況，這些模型包含了更多的細(xì)節(jié)； （3）詳細(xì)有限元模型，用于強(qiáng)度分析和局部結(jié)構(gòu)分析。根據(jù)組件的構(gòu)成，我們?yōu)槠涠x連接單元和材料，然后選擇分析類型。
根據(jù)減振器支架的轉(zhuǎn)配空間及加工制造約束，確定支架最大設(shè)計空間如圖5所示。
圖5 油缸托架最大設(shè)計空間
油缸托架的拓?fù)鋬?yōu)化模型如圖 6 所示。
廣泛應(yīng)用于概念設(shè)計和詳細(xì)設(shè)計階段，滿足所有行業(yè)的優(yōu)化設(shè)計需求——靈活的制造加工約束、廣泛的優(yōu)化響應(yīng)類型、高度集成的應(yīng)用環(huán)境
拓?fù)鋬?yōu)化
在產(chǎn)品研發(fā)的初始階段，用戶定義產(chǎn)品的設(shè)計空間、設(shè)計目標(biāo)、設(shè)計約束和加工制造條件等信息，OptiStruct將根據(jù)這些信息求解出一個不僅滿足設(shè)計約束，而且達(dá)到各項性能最優(yōu)的結(jié)構(gòu)拓?fù)湓O(shè)計方案。
