abaqus拓撲優(yōu)化原理
關注創(chuàng)建者：王靖雯 創(chuàng)建時間：2023-02-27
abaqus拓撲優(yōu)化原理的視頻教程
基于Abaqus-ATOM優(yōu)化模塊拓撲優(yōu)化控制臂實用仿真(附帶詳細cae模型)
本實例是基于Abaqus-ATOM優(yōu)化模塊拓撲優(yōu)化控制臂優(yōu)化實用仿真,本實例包含常規(guī)建模步驟涉及到分析步的設置,材料截面的設置,邊界載荷施加等,優(yōu)化模塊涉及到應變能的設置,體積約束,邊界幾何約束,拔模方向約束等,提交計算,結(jié)果查看等,附帶詳細涉及的.cae(Abaqus6.14)模型,有需要的同學可自行下載查看。
￥29.9 8分鐘 81播放
查看
擺臂拓撲優(yōu)化設計（ABAQUS）
主要內(nèi)容，通過教程教大家怎么一步步做擺臂的拓撲優(yōu)化設計，其實涉及設計區(qū)域的建立，怎么定義響應（應變能、體積），怎么定義約束，怎么定義目標，如何進行鑄造方向定義，然后進行優(yōu)化，學習的源文件已上傳，可以對照視頻學習，購買后都可以免費提供word版的學習教程
￥30 26分鐘 79播放
查看
abaqus拓撲優(yōu)化原理的實例教程
結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化的基本原理和三種常用的方法
什么是拓撲優(yōu)化設計？
拓撲優(yōu)化設計是在給定材料品質(zhì)和設計域內(nèi)，通過優(yōu)化設計方法可得到滿足約束條件又使目標函數(shù)最優(yōu)的結(jié)構(gòu)布局形式及構(gòu)件尺寸。
圖1 擺臂拓撲優(yōu)化的設計與非設計區(qū)域
圖2 施加載荷及邊界條件的擺臂有限元模型
自1988 年Bendsoe與Kikuchi提出基于均勻化方法的結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化設計基本理論以來，近二十幾年間結(jié)構(gòu)拓撲設計研究得到深入和廣泛的研究，已成為國際工程結(jié)構(gòu)與產(chǎn)品創(chuàng)新設計領域的熱點。
目前，拓撲設計理論在柔性受力結(jié)構(gòu)MEMS器件及其它柔性微操作機構(gòu)的設計中得到了廣泛的研究。
目前結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)有四大領域
尺寸優(yōu)化( sizing optimization)
形狀優(yōu)化(shape optimization)
拓撲與布局優(yōu)化(topology optimization)
結(jié)構(gòu)類型優(yōu)化
拓撲優(yōu)化設計的流程
目前主要的拓撲優(yōu)化方法
1. 均質(zhì)化方法(homogenization method)
均質(zhì)化方法是連續(xù)體結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化研究中應用較廣的一種物理描述方法。Bendsoe與Kikuchi于1988年提出基于均質(zhì)化方法的結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化設計基本理論。
其基本思想是在拓撲結(jié)構(gòu)的材料中引入上圖所示微結(jié)構(gòu)。實體材料所占的面積可用以下表達式來表示：
單元的密度函數(shù)為：
式中：0 ≤a≤1，0≤b≤1，Ω是設計區(qū)域，Ωs是實體區(qū)域，ρs是材料的密度，其設計參數(shù)有a、b和該微結(jié)構(gòu)的方向角θ。
主要應用領域：目前均勻化方法研究范圍主要涉及多工況平面問題、三維連續(xù)體問題、振動問題、熱彈性問題、屈曲問題、三維殼體問題、薄殼結(jié)構(gòu)問題和復合材料拓撲優(yōu)化等方面的問題。
2.
展開 概述
目前的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設計大多靠經(jīng)驗，規(guī)劃幾種設計方案，結(jié)合CAE 分析擇優(yōu)選取，但規(guī)劃的設計方案并不一定是最優(yōu)方案，故本文講解應用Abaqus 進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化中的拓撲優(yōu)化設計。
2. 優(yōu)化設計基礎
2.1 結(jié)構(gòu)優(yōu)化
結(jié)構(gòu)優(yōu)化是一種對有限元模型進行多次修改的迭代求解過程，此迭代基于一系列約束條件向設定目標逼近，Abaqus 優(yōu)化程序就是基于約束條件， 通過更新設計變量修改有限元模型，應用Abaqus進行結(jié)構(gòu)分析，讀取特定求解結(jié)果并判定優(yōu)化方向。
Abaqus提供了兩種基于不同優(yōu)化方法的用于自動修改有限元模型的優(yōu)化程序：拓撲優(yōu)化（Topology optimization）和形狀優(yōu)化（Shape optimization）。兩種方法均遵從一系列優(yōu)化目標和約束。
2.2 拓撲優(yōu)化
拓撲優(yōu)化是在優(yōu)化迭代循環(huán)中，以最初模型為基礎，在滿足優(yōu)化約束（比如最小體積或最大位移）的前提下，不斷修改指定優(yōu)化區(qū)域單元的材料屬性（單元密度和剛度），有效地從分析模型中移走單元從而獲得最優(yōu)設計。其主體思想是把尋求結(jié)構(gòu)最優(yōu)的拓撲問題轉(zhuǎn)化為對給定設計區(qū)域?qū)で笞顑?yōu)材料的分布問題。
Abaqus拓撲優(yōu)化提供了兩種算法：通用算法（General Algorithm）和基于條件的算法（Condition-based Algorithm ）。
通用拓撲優(yōu)化算法是通過調(diào)整設計變量的密度和剛度以滿足目標函數(shù)和約束，其較為靈活，可以應用到大多數(shù)問題中。相反，基于條件的算法則使用節(jié)點應變能和應力作為輸入數(shù)據(jù)，不需要計算設計變量的局部剛度，其更為有效，但能力有限。兩種算法達到優(yōu)化目標的途徑不同，Abaqus 默認采用的是通用算法。
3.
展開 關鍵詞：Abaqus；拱橋；拓撲優(yōu)化；三維有限元
拓撲優(yōu)化適合用于對不確定結(jié)構(gòu)進行最優(yōu)設計。一方面，此方法的靈活性要優(yōu)于其他方法，因為它支持將任意形狀輸出作為結(jié)果。另一方面，結(jié)果并非總是直接可行。因此，拓撲優(yōu)化常用在最初階段，方便指導后續(xù)設計。
實際操作時，我們將人為定義一個密度函數(shù)，幾何內(nèi)各點處的值介于 0 和 1 之間。在結(jié)構(gòu)力學仿真中，我們希望最大化梁的剛度。在結(jié)構(gòu)力學問題中，最大化剛度等同于最小化柔度。從能量的角度來說，它還相當于最小化總應變能。
【模型信息】石拱橋為單跨橋梁結(jié)構(gòu)，橋面長度64.4m，橋面寬度9.6~9.0m。主拱凈跨37.02m，拱券厚度1.03m，拱券軸線圓弧半徑27.82m，矢高7.05m，矢跨比1/5.25。
圖1 模型尺寸信息
【荷載&邊界設置】本次荷載選擇為自重和橋面均布荷載，在兩側(cè)拱腳處固結(jié)。
圖2 邊界條件設置
【優(yōu)化參數(shù)設置】首先在ABAQUS中設置拓撲優(yōu)化，選擇凍結(jié)荷載和邊界區(qū)域，然后設置應變能和體積，通過不斷縮小體積閾值實現(xiàn)規(guī)定條件下的最大剛度，本次體積閾值分別設置為0.1，0.2和0.3。
圖2 優(yōu)化參數(shù)設置
【優(yōu)化結(jié)果云圖】提取在不同閾值下的結(jié)構(gòu)云圖。
圖3 結(jié)構(gòu)優(yōu)化結(jié)果(V≤0.3)
圖4 結(jié)構(gòu)優(yōu)化結(jié)果(V≤0.2)
圖5 結(jié)構(gòu)優(yōu)化結(jié)果(V≤0.1)
【優(yōu)化結(jié)果曲線】提取在不同閾值下的體積及應變能變化值如下圖所示。
展開 有沒有人使用ABAQUS進行多工況多工況拓撲優(yōu)化，使用折中規(guī)劃法公式如圖所示：
abaqus拓撲優(yōu)化小算例
abaqus拓撲優(yōu)化原理的相關專題、標簽、搜索
abaqus拓撲優(yōu)化原理的最新內(nèi)容
關鍵詞：Abaqus；拱橋；拓撲優(yōu)化；三維有限元
拓撲優(yōu)化適合用于對不確定結(jié)構(gòu)進行最優(yōu)設計。一方面，此方法的靈活性要優(yōu)于其他方法，因為它支持將任意形狀輸出作為結(jié)果。另一方面，結(jié)果并非總是直接可行。因此，拓撲優(yōu)化常用在最初階段，方便指導后續(xù)設計。
實際操作時，我們將人為定義一個密度函數(shù)，幾何內(nèi)各點處的值介于 0 和 1 之間。在結(jié)構(gòu)力學仿真中，我們希望最大化梁的剛度。在結(jié)構(gòu)力學問題中，最大化剛度等同于最小化柔度
導讀
Abaqus除了可以對結(jié)構(gòu)進行強度分析，同樣也自帶強大的優(yōu)化功能，下面通過一個簡單的實例演示在Abaqus中進行拓撲優(yōu)化，另外，如果需要更加強大的拓撲優(yōu)化仿真，可以在TOSCA中進行。
定義接觸屬性
只創(chuàng)建接觸屬性，不定義任何參數(shù)，代表了創(chuàng)建光滑的硬接觸，接觸面選擇為扭力臂和銷釘?shù)倪B接處，其中一個設置為tie。
由于扭力臂和銷釘有間隙，因此需要進行接觸穩(wěn)定控制
Abaqus拓撲優(yōu)化仿真案例講解
基于ABAQUS的銑刀體結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化
Abaqus拓撲優(yōu)化（類扳手零件）仿真案例講解
Abaqus拓撲優(yōu)化（C 型）仿真案例講解
abaqus拓撲優(yōu)化小算例
1. 概述
目前的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設計大多靠經(jīng)驗，規(guī)劃幾種設計方案，結(jié)合CAE 分析擇優(yōu)選取，但規(guī)劃的設計方案并不一定是最優(yōu)方案，故本文講解應用Abaqus 進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化中的拓撲優(yōu)化設計。
2. 優(yōu)化設計基礎
2.1 結(jié)構(gòu)優(yōu)化
結(jié)構(gòu)優(yōu)化是一種對有限元模型進行多次修改的迭代求解過程，此迭代基于一系列約束條件向設定目標逼近，Abaqus 優(yōu)化程序就是基于約束條件， 通過更新設計變量修改有限元模型
01. 胞元結(jié)構(gòu)
結(jié)構(gòu)形式確定的前提下，一般會通過拓撲優(yōu)化或胞元結(jié)構(gòu)填充的方式，來實現(xiàn)輕量化設計，從而達到結(jié)構(gòu)減重的目的。
結(jié)構(gòu)輕量化設計的兩種手段
其中，胞元結(jié)構(gòu)有四種常見的結(jié)構(gòu)形式：蜂窩、開孔泡沫、閉孔泡沫和點陣結(jié)構(gòu)。這幾種結(jié)構(gòu)形式在日常生活中的應用非常多。
胞元結(jié)構(gòu)的四種形式
泡沫鋁的壓縮曲線
胞元結(jié)構(gòu)并不是人類設計師的專利，
有沒有人使用ABAQUS進行多工況多工況拓撲優(yōu)化，使用折中規(guī)劃法公式如圖所示：
