abaqus拓撲結構優化的案例
基于ABAQUS的銑刀體結構拓撲優化
基于ABAQUS的銑刀體結構拓撲優化
Abaqus點陣結構胞元拓撲優化
比如，我們期望結構比較抗壓，可以在分析時將載荷考慮為胞元靜水壓力形式的載荷（僅作用于預設的構架連接區域）。
模型的載荷設置
將用于進行胞元拓撲優化的原體中心置于坐標系原點，并施以關于三個坐標平面的對稱約束，優化設置的目標函數是應變能，使其最小化，約束為體積響應，使其最終小于等于10%的初始體積。
胞元優化結果
Abaqus可以按照最佳傳力路徑布置材料，從而優化出胞元結構，我們可以將優化后的結構導出，用于二次設計或有限元分析。
通過ATOM優化的點陣結構
展開 結構優化新功能 | 拓撲優化后結構力學特性之可視化
產品概念設計初期，單純的憑借經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“拓撲優化技術”進行分析，并結合豐富的產品設計經驗，可以設計出更能滿足產品結構技術方案、工藝要求以及更質輕質優的產品。
拓撲優化（topology optimization）是一種根據給定的負載情況、約束條件和性能指標，在給定的區域內對材料分布進行優化的數學方法，將區域離散成足夠多的子區域，借助FEM分析技術按照指定的優化策略、約束準則、目標等從這些區域中刪除一定數量單元，用保留下來的單元描述結構的最優拓撲，發揮系統材料最大利用率。拓撲優化后，通常需要對其產生的結果模型進行設計驗證，完全復制拓撲優化前的邊界條件進行仿真計算。
以往版本需要在WorkBench中添加后續分析模塊去驗證優化后的模型。拓撲優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”將優化結果傳遞至驗證系統，系統自動生成位于拓撲優化系統上游的相同類型的Mechanical系統，并繼承之前的全部計算載荷和約束。創建該驗證工作流程，分為四步，在創建的驗證系統中去劃分網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化后的模型導入到新的靜力學結構仿真中，進行優化模型的驗證，但2022R1版本新增擁有了更便捷的功能，可以直接在結構優化系統中查看優化后的力學特性，即允許用戶直觀可視化最終設計的結果（變形、應力、特征值模態等），更方便快速檢查和驗證力學行為。
展開 Ansys Workbench中拓撲優化后結構力學特性之可視化 | 結構優化新功能
產品概念設計初期，單純的憑借經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“拓撲優化技術”進行分析，并結合豐富的產品設計經驗，可以設計出更能滿足產品結構技術方案、工藝要求以及更質輕質優的產品。
拓撲優化（topology optimization）是一種根據給定的負載情況、約束條件和性能指標，在給定的區域內對材料分布進行優化的數學方法，將區域離散成足夠多的子區域，借助FEM分析技術按照指定的優化策略、約束準則、目標等從這些區域中刪除一定數量單元，用保留下來的單元描述結構的最優拓撲，發揮系統材料最大利用率。拓撲優化后，通常需要對其產生的結果模型進行設計驗證，完全復制拓撲優化前的邊界條件進行仿真計算。
以往版本需要在WorkBench中添加后續分析模塊去驗證優化后的模型。拓撲優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”將優化結果傳遞至驗證系統，系統自動生成位于拓撲優化系統上游的相同類型的Mechanical系統，并繼承之前的全部計算載荷和約束。創建該驗證工作流程，分為四步，在創建的驗證系統中去劃分網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化后的模型導入到新的靜力學結構仿真中，進行優化模型的驗證，但2022R1版本新增擁有了更便捷的功能，可以直接在結構優化系統中查看優化后的力學特性，即允許用戶直觀可視化最終設計的結果（變形、應力、特征值模態等），更方便快速檢查和驗證力學行為。
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拓撲優化結構優化算例
拓撲優化結構優化算例
結構優化從入門到精通-拓撲優化簡介
<h2>什么是拓撲優化（Topology Optimization）？</h2><p>拓撲優化（topology optimization）是一種根據給定的負載情況、約束條件和性能指標，在給定的區域內對材料分布進行優化的數學方法，是結構優化的一種。如下視頻所示。</p><div contenteditable="false" width="100%">
<jsk id="C_Playb0a0eae9b94371efbffc4531958d0102" videoid="b0a0eae9b94371efbffc4531958d0102" duration="0秒">
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</div><h2>如何開展結構拓撲優化分析？</h2><p>本文以一個C型夾的結構拓撲優化案例來演示基本拓撲優化定義流程，結構受力工況如下圖所示。
展開 完全掌握workbench結構拓撲優化（形狀優化） ￥5
作者介紹 力學碩士，有七年的結構有限元分析經驗。微信 leslie_wj
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workbench結構優化設計可以分為兩類：拓撲優化（形狀優化）和參數優化。
本文內容：
workbench拓撲優化實例詳解
下文目錄：
一：建模
二：加載
三：拓撲優化
四：總結
基于OptiStruct的飛機登機門橫梁結構拓撲優化和尺寸優化研究
基于OptiStruct的飛機登機門橫梁結構拓撲優化和尺寸優化研究.pdf
OptiStruct端板結構拓撲優化
OptiStruct在結構優化方面擁有較強的能力，可以進行靜力學分析優化、疲勞分析優化、動力學分析優化等等。具體的優化方法包括拓撲優化、自由尺寸優化、形貌優化、尺寸（參數）優化、形狀優化、自由形狀優化。各方法定義如下：
拓撲優化：在滿足給定約束的前提下，針對目標函數在給定設計空間尋找最優材料布局。
自由尺寸優化：給定殼單元，在滿足約束的前提下，針對目標函數為每一個單元尋找一個最有厚度。
形貌優化：給定殼單元，在滿足給定約束的前提下，針對目標函數尋找最佳拉延筋布局。
尺寸（參數）優化：給定結構和用戶自定義的形狀變量，在滿足給定約束的前提下，針對目標函數尋找參數。
形狀優化：給定結構和用戶自定義的形狀變量，在滿足給定約束的前提下，針對目標函數尋找各個形狀的最佳變形比例。
自由形狀優化：針對給定結構修改邊界節點，在滿足給定約束的前提下，針對目標函數尋找各個節點的最佳位置。
一般把拓撲優化、自由尺寸優化、形貌優化稱為概念設計優化，尺寸（參數）優化、形狀優化、自由形狀優化稱為詳細設計優化。
下面用OptiStruct對端板做一個拓撲優化，包括分析設置、優化設置、后處理以及生成step格式文件。
圖 端板幾何模型
端板如圖所示，保存為step格式文件，導入到hypermesh中。對其進行4面體網格劃分，并將其分為非優化區域和優化區域，同時非優化區域和優化區域也需要單獨設置屬性，因為在拓撲優化時是依據屬性進行區分的。
展開 純電動客車骨架結構優化（模態分析、極限工況分析、靜力分析、拓撲優化）
六 對車頂進行優化
主要考慮車頂材料在考慮的工況范圍內能有較好的材料布置，在扭轉和彎曲兩種工況下進行拓撲優化。
1 建立車頂優化區域
設置車頂優化區域并添加空調及電池載荷
2 設置設計變量
注意設置對稱優化，保證一定的制造可行性
3 創建體積響應及多工況聯合響應
4 體積響應設置為優化約束
5 設置為優化目標
6 分析及后處理
七 根據拓撲優化結果重新布置車頂組件
1 重新建立幾何，創建有限元模型
2 完成模型彎曲及扭轉靜力學分析
彎曲工況下最大應力降低32Mpa
展開 初識結構拓撲優化設計
目前有關形狀優化部分的研究已取得較大進展。
在一個確定的連續區域內尋求結構內部非實體區域位置和數量的最佳配置，尋求結構中的構件布局及節點聯結方式最優化，使結構能在滿足應力、位移等約束條件下，將外載荷傳遞到結構支撐位置，同時使結構的某種性態指標達到最優。在連續體Ω上選出一個子集Ωm，使之滿足目標函數及約束條件。
對桁架結構的拓撲優化而言就是在給定節點位置情況下,確定各節點的最佳連接關系。對連續體結構拓撲優化而言.不僅要使結構的邊界形狀發生改變,而且對結構中的孔洞個數及形狀的分布也要進行優化。目前對桁架結構及二維連續體結構的拓撲優化研究較多。主要困難在于：滿足一定要求的結構拓撲形式具有很多種，這種拓撲形式難以定量描述或參數化，而需要設計的區域預先未知，大大增加了拓撲優化的求解難度。
拓撲優化是一種比尺寸優化、形狀優化更高層次的優化方法，也是結構優化中最為復雜的一類問題。拓撲優化處于結構的概念設計階段，其優化結果是一切后續設計的基礎。當結構的初始拓撲不是最優拓撲時，尺寸和形狀優化可能導致次優結構的產生，因此在初始概念設計階段需要確定結構的最佳拓撲形式。
拓撲優化包括剛性構件的拓撲優化和柔性構件的拓撲優化。剛性結構的拓撲優化是求解在已知外力作用下設計域產生位移最小或材料最省的結構形式。柔性結構的拓撲優化是求解結構通過部分或全部柔性構件的變形而產生相應位移的拓撲構成形式。
另外，還存在一種結構布局優化，布局優化包含了前三種優化的主要內容，綜合考慮結構構件的尺寸、形狀和拓撲的優化，同時也考慮外力的最佳作用位置及分布形式，結構的支承條件等，還包括結構單元類型的優化。布局優化的數學模型描述更為復雜，求解更困難。目前處于較低的研究水平，國內外很少見文獻報道，是一個難以研究的領域。
拓撲優化的思想古已有之。
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連桿結構拓撲優化
本文使用inspire首先對機構進行運動分析，并進行拓撲優化。
1、對結構進行運動分析，獲得機構關鍵點的載荷曲線，用來作為部件優化輸入的載荷條件。
2、選擇需要優化的部件，加載第一步獲得的載荷。同時考慮上下面的擠出工藝約束以及左右的對稱約束。
3、拓撲優化結果。
4、結果。經過inspire拓撲優化，結構減輕重量的同時仍然能夠完成連桿機構的運動狀態沒有發生變化。
基于拓撲優化的車身結構研究
盡管研發工程師根據經驗，參照現有車型的結構特點，也能進行車身骨架架構的設定，但總是缺乏有效手段直觀地反映不同車型結構布置的特點。本文用拓撲優化的方法，從結構基本特征的角度來審視這一問題，并運用該方法對某SUV車身結構進行研究，獲得一些直觀性的結論。
關鍵詞：車身,前期工程,拓撲優化
1 引言
隨著對整車研發過程認識的加深，以及對正向開發過程的探索，在車型開發前期，對車身結構做出更合理的規劃顯得愈來愈重要。常規的研發思路之一是通過參考已有車型的結構，經過適當的修改，形成新的結構，并用于新車型中。但是對于原始車型的設計思路、結構布置的原因等缺乏系統的理解，或者理解不深，往往在更改過程中產生新的問題。為了部分解決上述問題，本文從結構拓撲優化的角度，對某SUV車型車身結構的總體布置進行初步探討，以期加深對結構布置的理解。
2 研究方法概述
合理化的車身結構，是滿足整車基本性能的重要保障。為了能夠實現結構的最優布置，文獻[1]使用了拓撲優化工具來布置車身結構。其基本思路是從造型以及車內空間布置出發，建立車身空間的基礎網格模型，然后根據一定的工況要求，對基礎網格進行拓撲分析，并根據拓撲結果建立梁、板殼模型，并進行多項性能的優化，從而實現車身結構的正向開發。本文借助于該思想，建立研究對象的結構空間包絡，并對該包絡進行拓撲分析，然后將仿真結果與原始結構進行比較，尋找車身結構中的關鍵點，推測初始結構可能的布置思想，從而加深對該研究思路的理解。其基本過程如下圖所示：
3 某SUV車身結構研究
本文選取的研究對象是某比較受歡迎的城市SUV，通過對其結構的研究，有利于了解其總體結構的布置原理。本文采用上文提到的方法，對該車型結構進行剖析。
展開 簡支結構拓撲優化
簡支結構拓撲優化
汽車輪轂結構的拓撲優化
汽車輪轂結構的拓撲優化
梁言（北京工業大學機械工程與應用電子技術學院，100124）
摘要 本報告基于Hyperworks軟件中的Optistruct模塊，對汽車輪轂進行了拓撲優化，在對行駛中的汽車進行受力分析的基礎上，簡化了力學模型，對拓撲優化模型添加了模式組約束，得到了具有對稱結構的優化結果，結果具有一定的參考價值。
關鍵詞：拓撲優化；變密度法；汽車輪轂。
一、 引言
環境和資源問題已成為世界各國所關注的焦點，為了降低材料損耗、節省能源，汽車將向著輕量化的方向發展。輪毅作為汽車重要的安全部件，其結構的優化設計不僅關乎輕量化的發展，而且還直接影響汽車的性能。
為了達到高強度，輕質量，造型美觀這些要求，在設計汽車輪毅時，要對其結構、布局上進行整體設計，以及在形狀及尺寸上進行合理的優化設計。優化設計是一種尋求最優設計方案的技術，是機械產品設計和創新發展的主導方向，是生產企業生存發展的重要手段。隨著科學技術的發展，基于有限元技術的分析軟件提供的各種優化設計模塊日益成熟。本報告利用基于Hyperworks軟件的Optistruct模塊用變密度法對汽車輪毅進行拓撲優化，從而達到高強度，輕質量等要求。
二、 基本理論
工程上的結構優化可以分為尺寸優化、形狀優化、形貌優化和拓撲優化四種。本文采用拓撲優化的方法對汽車輪轂進行優化分析。拓撲優化的研究領域主要分為連續體拓撲優化和離散結構拓撲優化。汽車輪轂的拓撲優化屬于連續體拓撲優化，目前比較常用的連續體拓撲優化方法有均勻法、基結構法、變厚度法、變密度法。
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