abaqus拓撲優(yōu)化例子的案例
基于Abaqus優(yōu)化模塊的汽車擺臂的拓撲優(yōu)化 ￥8
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 基于ABAQUS的拱橋三維拓撲優(yōu)化
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 Abaqus拓撲優(yōu)化仿真案例講解
Abaqus拓撲優(yōu)化仿真案例講解
Abaqus飛機起落架扭力臂拓撲優(yōu)化
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
創(chuàng)建完成后接觸界面如下
創(chuàng)建固定邊界條件
控制RP2自由度
創(chuàng)建負載如下
創(chuàng)建優(yōu)化任務
創(chuàng)建最小應變能響應
創(chuàng)建體積響應
創(chuàng)建約束條件
提交計算，查看結(jié)果
展開 
ABAQUS多工況拓撲優(yōu)化
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：
基于ABAQUS的銑刀體結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化
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abaqus拓撲優(yōu)化小算例
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Abaqus點陣結(jié)構(gòu)胞元拓撲優(yōu)化
模型的載荷設置
將用于進行胞元拓撲優(yōu)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(yōu)化設置的目標函數(shù)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(yōu)化結(jié)果
Abaqus可以按照最佳傳力路徑布置材料，從而優(yōu)化出胞元結(jié)構(gòu)，我們可以將優(yōu)化后的結(jié)構(gòu)導出，用于二次設計或有限元分析。
通過ATOM優(yōu)化的點陣結(jié)構(gòu)
Abaqus拓撲優(yōu)化（類扳手零件）仿真案例講解
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Abaqus拓撲優(yōu)化（C 型）仿真案例講解
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『分享』使用TOSCA和ABAQUS的直線導引系統(tǒng)的拓撲優(yōu)化
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