abaqus優(yōu)化輪轂的案例
拓撲優(yōu)化實例-輪轂的優(yōu)化 ￥19.89
拓撲優(yōu)化實例-輪轂的優(yōu)化
ANSYS Workbench的新版本集成了topology optimization模塊，為用戶的拓撲優(yōu)化提供的很好的應用。
通過拓撲優(yōu)化topology optimization模塊的使用可以對拓撲有較好的理解，該模塊拓撲優(yōu)化可以簡單概括為一句話：如何在合適的位置去除確定的材料使用量，而相應的剛度變化影響最小。
本例以汽車輪轂為例，來確定輪轂的輻條形狀。
1.建立模型
DM中可以建立1/5的輪轂模型，建立一個簡單的三角形，由于優(yōu)化主要是去除材料，故一般建立實體模型，如圖所示
2.劃分網(wǎng)格
該模型劃分簡單，直接劃分成為相應的六面體，最好設置為單層網(wǎng)格，否則在厚度方向也會設置相應的優(yōu)化
3.設置求解
拓撲優(yōu)化分析需要有結構靜力學分析，將結果讀取到拓撲優(yōu)化，進而設定相應的材料去除百分比，進行優(yōu)化。
該分析先進行靜力學分析，采用對稱設置，內圓固定，外圓施加載荷1Mpa。靜力學結果如果所示
后面設置拓撲優(yōu)化，主要設置為優(yōu)化的物體、優(yōu)化的目標、優(yōu)化約束，設置材料保留的百分比，計算即可
4. 結果
提取結果，可以查看最后的優(yōu)化形狀
5.將結果提取到spaceclaim，然后整理后重新結算結構來驗證結果，擴展顯示如下所示，和實際輪轂圖片對比可見拓撲相似性很高
另外，網(wǎng)格劃分的密度影響結果，邊界條件的施加同樣影響結果，所以需要綜合考慮網(wǎng)格密度，施加受力位置等因素
以下為workbench 的計算源文件，包含三個分析，供參考
展開 汽車輪轂的拓撲優(yōu)化設計
摘要：為了實現(xiàn)汽車鋁合金輪轂的結構輕量化設計，本文以拓撲優(yōu)化方法為理論依據(jù)，結合有限元分析技術，針對特定的鋁合金輪轂結構進行了輕量化研究。建立了以輪輻和輪轂中心區(qū)域為設計變量的有限元分析模型，分別對輪輻和輪轂中心部位進行拓撲優(yōu)化，并依據(jù)優(yōu)化結果對模型進行重新設計和性能驗證。結果表明新設計的模型在滿足性能要求的前提下比優(yōu)化前減重了10%，材料性能進一步得到有效應用，輪轂結構輕量化的目的得以實現(xiàn)。
關鍵字：拓撲優(yōu)化，鋁合金輪轂，HyperWorks
0 引言
在能源、環(huán)境和安全三大問題的迫切要求下，現(xiàn)代汽車節(jié)能降耗要求不斷高漲，安全和環(huán)保法規(guī)日趨嚴格，汽車輕量化是必然趨勢[1]。輪轂是汽車的一個重要部件，關系著汽車行駛的安全和舒適性，鋁合金輪轂具有諸多優(yōu)越性已經(jīng)得到廣泛應用，短時期內很難找到替換材料，因此合理的輪轂結構就變得尤為重要，良好的輪轂結構具有重量輕，性能好，材料利用率高，便于加工等優(yōu)點。傳統(tǒng)的優(yōu)化是在設計經(jīng)驗的基礎上反復試驗，計算和校核，其優(yōu)化周期長，并且耗費大量的人力和物力，近幾年出現(xiàn)了采用結構拓撲優(yōu)化思想和有限元模擬相結合的優(yōu)化方法，能夠更科學和高效的實現(xiàn)結構的輕量化設計。本文以蘇州三基鑄造裝備股份有限公司生產(chǎn)的輪轂為例，以輪輻和輪轂中心區(qū)域為設計變量，采用有限元模擬的方法對輪轂進行拓撲優(yōu)化設計，并依據(jù)最終的拓撲優(yōu)化結果建立了新輪轂幾何及有限元分析模型，對此模型進行了靜態(tài)力學分析，驗證了優(yōu)化結果的準確性。
1 拓撲優(yōu)化技術簡介
拓撲優(yōu)化技術能在給定的設計空間內找出最佳的材料分布，拓撲的改進可大大改善結構的性能和減小結構的質量[2]。目前連續(xù)體結構拓撲優(yōu)化技術比較成熟的是均勻化方法、變密度方法和變厚度方法。
展開 輪轂動平衡工藝優(yōu)化
根據(jù)實際加工跟蹤，我司873輪轂動平衡合格率由原來的92.3%提高至99.4%，采用新工藝校正加工輪轂，大大提高了輪轂成品率，減少了成本的浪費，取得了良好的經(jīng)濟效益。
汽車輪轂結構的拓撲優(yōu)化
汽車輪轂結構的拓撲優(yōu)化
梁言（北京工業(yè)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(yōu)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(yōu)化模型添加了模式組約束，得到了具有對稱結構的優(yōu)化結果，結果具有一定的參考價值。
關鍵詞：拓撲優(yōu)化；變密度法；汽車輪轂。
一、 引言
環(huán)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(jié)省能源，汽車將向著輕量化的方向發(fā)展。輪毅作為汽車重要的安全部件，其結構的優(yōu)化設計不僅關乎輕量化的發(fā)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(yōu)化設計。優(yōu)化設計是一種尋求最優(yōu)設計方案的技術，是機械產(chǎn)品設計和創(chuàng)新發(fā)展的主導方向，是生產(chǎn)企業(yè)生存發(fā)展的重要手段。隨著科學技術的發(fā)展，基于有限元技術的分析軟件提供的各種優(yōu)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(yōu)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(yōu)化可以分為尺寸優(yōu)化、形狀優(yōu)化、形貌優(yōu)化和拓撲優(yōu)化四種。本文采用拓撲優(yōu)化的方法對汽車輪轂進行優(yōu)化分析。拓撲優(yōu)化的研究領域主要分為連續(xù)體拓撲優(yōu)化和離散結構拓撲優(yōu)化。汽車輪轂的拓撲優(yōu)化屬于連續(xù)體拓撲優(yōu)化，目前比較常用的連續(xù)體拓撲優(yōu)化方法有均勻法、基結構法、變厚度法、變密度法。
展開 
SimLab sT 及 SimSolid 在輪轂優(yōu)化設計中的應用
摘 要: 輪轂是汽車重要的安全部件，隨著鎂合金輪轂的研究，鎂合金輪轂得到了廣泛應 用。為了實現(xiàn)汽車鎂合金輪轂的結構輕量化設計，本文使用 SimLab sT 多物體場仿真軟件， 對鎂合金輪轂結構進行了輕量化設計。建立輪輻區(qū)域為設計變量的有限元分析模型并對輪輻 部位進行拓撲優(yōu)化，并依據(jù)優(yōu)化結果對模型進行重新設計,并利用無網(wǎng)格軟件 SimSolid 進行 了性能驗證，縮短了驗證時間。過程表明 SimLab sT 及 SimSolid 可以快速推動產(chǎn)品創(chuàng)新并 加速產(chǎn)品開發(fā)的流程。
關鍵詞: SimLab sT，SimSolid，輪轂，拓撲優(yōu)化
1 概述
隨著汽車發(fā)展節(jié)能環(huán)保及新能源的號召下，為了減少排放和增加電動車電池續(xù)航能力， 汽車輕量化成為了目前火熱的發(fā)展趨勢。輪轂是支撐汽車的重要部件，其結構的輕量化直接 影響汽車的安全及舒適性。鎂合金輪轂具有重量輕、性能好等優(yōu)點，再加上合理的結構設計 布局就變得格外重要。因此優(yōu)化設計成為了創(chuàng)新驅動設計的發(fā)展方向。本文結合 SimLab sT多物體場仿真軟件，對鎂合金輪轂結構進行了輕量化設計。并根據(jù)拓撲優(yōu)化結果建立了輪轂 3D 幾何，對此模型利用 Altair 的無網(wǎng)格軟件 SimSolid 進行了靜態(tài)力學分析性能驗證，相比 傳統(tǒng)流程大大縮短了驗證時間。
2 SimLab sT 及 SimSolid 介紹
SimLab sT 是一款多物理場仿真軟件，其以 SimLab 技術為基礎，憑借其在自動化實 體建模方面的領先地位，打造了全新的用戶體驗。
展開 鋁合金輪轂模鍛成形數(shù)值模擬優(yōu)化分析
本文以6082 鋁合金后輪輪轂為研究對象，針對鍛造輪轂成形質量，利用有限元數(shù)值模擬軟件對主要成形工步進行模擬計算，分析成形過程金屬流動特點及缺陷產(chǎn)生條件，從而優(yōu)化鋁合金輪轂成形過程。
圖1 為鋁合金輪轂鍛件圖。該鋁合金鍛件帶有高度88mm、寬度50mm 的凸臺；頭部存在凹槽和凸臺，圓周方向肋薄而長，需要的材料少，材料流動距離遠；終鍛拔模和充填較難，在鍛造成形過程中，由于冷卻快導致材料流動性差，易出現(xiàn)折疊、充不滿等缺陷；鍛件截面在高度方向上變化較大，復雜等級為S3 級，10 個加強肋成形難度較大。
有限元模擬分析
為解決鍛件成形難點、縮短工藝調試周期，對鋁合金輪轂鍛件的鍛造成形過程進行有限元模擬分析，通過優(yōu)化工藝參數(shù)，來獲得各工步合理的鍛造成形結構，從而指導實際生產(chǎn)，以達到縮短鍛件生產(chǎn)周期的目的。結合我司設備特點，確定了鋁合金輪轂的鍛造工藝方案為壓扁→預鍛→終鍛，通過有限元分析軟件對各工步進行模擬分析。
表1 6082 鋁合金化學成分(%)
圖1 鋁合金輪轂鍛件圖
參數(shù)化設置
⑴定義坯料屬性。
依據(jù)工藝設計導入所需規(guī)格尺寸的坯料幾何模型，對坯料進行網(wǎng)格劃分、定義材料屬性、摩擦條件及熱傳導。
坯料網(wǎng)格劃分采用面網(wǎng)格+體網(wǎng)格，為提高模擬的準確性，對坯料幾何面網(wǎng)格進行細化，導入6082 鋁合金材料屬性，坯料初始溫度設置為520℃,摩擦條件為水基石墨潤滑，熱交換定義為強交換。
⑵模具初始條件設置。
成形上、下模設置為剛性模型，進行面網(wǎng)格劃分，定義模具初始溫度為250℃。
⑶接觸定義。
展開 【AIPOD案例操作教程】斜流風扇輪轂優(yōu)化
AIPOD是由天洑軟件自主研發(fā)的一款通用的智能優(yōu)化設計軟件，致力于解決能耗更少、成本更低、重量更輕、散熱更好、速度更快等目標的工程設計尋優(yōu)問題。針對工業(yè)設計領域的自動化程度低、數(shù)值模擬計算成本高等痛點，基于人工智能技術、自研先進的智能代理學習、智能優(yōu)化策略。軟件使用門檻低，優(yōu)化效果好，可以讓設計團隊專注于產(chǎn)品設計本身，而非數(shù)值模擬仿真過程，從而幫助設計團隊快速地尋找到更好的產(chǎn)品或流程設計方案。
工程描述
圖1
斜流風扇輪轂參數(shù)化模型
某斜流風扇參數(shù)化模型如圖1所示，該斜流風扇的參數(shù)化模型共包含輪轂入口和出口半徑、輪緣進出口角度、輪轂和輪緣內部截面線變化、包角變化參數(shù)等共15個設計變量。考慮在功耗限制條件下，以斜流風扇進出口壓差最大化為目標，對斜流風扇輪轂造型進行優(yōu)化。
操作流程
斜流風扇的數(shù)值仿真模擬計算流程如圖2所示，綠色表示變量、藍色表示文件、橙色表示調用的軟件，文件上方的路徑表示文件相對于工程文件夾的相對路徑。
展開 Abaqus在風電輪轂靜強度分析的應用
Abaqus在風電輪轂靜強度分析的應用
輪轂是風力發(fā)電機中非常重要的部件，它的安全運轉直接影響著風機的正常運行，因此在進行輪轂設計時不僅要考慮其輕量化，更應該保證其強度安全性。
Abaqus依靠其強大的非線性分析能力，被越來越多的使用到風機的設計校核中，能夠為風機輪轂的強度校核提供準確、快速的求解結果。結合強大的前處理軟件ANSA，能夠快速的建立高質量輪轂分析模型。兩者的完美結合，為風機的強度分析提供了完整的解決方案。
為了準確的模擬輪轂的應力，需要建立葉片、變槳軸承和主軸假體，避免應力的局部效應影響，并且考慮變槳電機對輪轂和變槳軸承的約束作用。
針對軸承中的滾動體，abaqus提供了非線性間隙單元（gap單元），能夠更好的模擬滾動體受壓不受拉的特性，獲得更好的求解結果。
針對載荷的施加問題，abaqus提供了非常方便的MPC多點約束，能夠方便的將載荷施加到葉根坐標系，并正確的傳遞到葉片上。
下圖為某輪轂靜強度分析結果，通過強度極限可知，本輪轂的安全系數(shù)為1.6。
展開 abaqus鋁合金輪轂旋壓模擬
復雜軌跡
ABAQUS案例-ABAQUS中的形狀優(yōu)化模塊及渦輪軸的形狀優(yōu)化分析 ￥3
本案例（附件中的inp文件）講述了ABAQUS中的形狀優(yōu)化模塊，以渦輪軸的優(yōu)化分析為例演示了ABAQUS中優(yōu)化分析技巧及需要注意的問題。
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)品結構設計大多靠經(jīng)驗，規(guī)劃幾種設計方案，結合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 進行結構優(yōu)化中的拓撲優(yōu)化設計。
2. 優(yōu)化設計基礎
2.1 結構優(yōu)化
結構優(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進行結構分析，讀取特定求解結果并判定優(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構最優(yōu)的拓撲問題轉化為對給定設計區(qū)域尋求最優(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和Isight的液壓支架底座強度分析與優(yōu)化
摘 要：為了降低某液壓支架底座工作時的最大應力，提高其安全性，使用ABAQUS軟件對3種工況下的底座進行強度分析，找出底座的薄弱點。對底座重新進行參數(shù)化建模，使用Isight軟件聯(lián)合Catia和ABAQUS對底座進行優(yōu)化分析。優(yōu)化后，液壓支架底座在3種工況下最大應力值有顯著降低，且整體重量下降9.7%.對液壓支架底座的分析與優(yōu)化，降低了底座的最大應力，提高了其安全性；同時實現(xiàn)了底座的輕量化，提高了其經(jīng)濟性。
關鍵詞：液壓支架;底座;ABAQUS;Isight;安全性;輕量化;
液壓支架是廣泛應用的煤礦機械，在煤炭開采過程中，不僅提高了礦井的安全性，也提高了煤炭的開采效率。液壓支架主要由底座、連桿機構、掩護梁、頂梁及控制元件組成，底座是液壓支架的關鍵部件[1]. 李海寧等[2] 僅研究了某液壓支架底座的強度，并未進行優(yōu)化。萬麗榮等[3]研究了沖擊載荷作用下液壓支架關鍵零件及底座的受力及強度。田立勇等[4]研究了各工況下液壓支架底座的強度及不同板厚對底座強度的影響，并簡單進行優(yōu)化。以上對底座的研究主要集中在強度分析方面，優(yōu)化方面的研究比較少。底座的安全性和輕量化在傳統(tǒng)設計中往往不能兼顧。基于前人的研究，本文使用ABAQUS軟件和Isight軟件對某液壓支架底座進行強度及優(yōu)化分析，在提高底座安全性的同時，實現(xiàn)底座的輕量化。
1 某液壓支架底座強度分析
液壓支架底座在井下受力較為復雜，為了分析底座的強度，提取底座的3種典型工況進行分析。
1) 工況1:支架底座兩端受扭轉載荷。
2) 工況2:支架底座左側受偏載荷。
3) 工況3:支架底座右側受偏載荷。
1.1 簡化模型
為了提高強度分析的效率，在分析前對底座進行簡化。
底座主體結構由鋼板焊接而成，鋼板間的焊縫強度視為與鋼板相同。去掉對強度影響不大的孔、倒角等結構。
展開 Abaqus脫鉤優(yōu)化仿真實例
針對不合格工況，需要在重量不變的情況下，進行結構優(yōu)化達到目標值。
③ Abaqus提供的拓撲優(yōu)化，形貌優(yōu)化，起筋優(yōu)化，尺寸優(yōu)化均可進行設計優(yōu)化。本文將介紹起筋優(yōu)化和尺寸優(yōu)化。
三、有限元建模
1.建立幾何模型
完整模型包含很多對結果沒有影響的部件，只選擇需要的部件導入Abaqus中，此案例中拖鉤和與之相連的拖鉤套筒為三維變形實體，其余均為三維變形殼體。
2.賦予材料屬性
① 創(chuàng)建材料屬性，將彈塑性參數(shù)，密度等需要的物理參數(shù)輸入。
② 創(chuàng)建截面屬性，shell在這里賦予厚度，默認Simpson算法，5個積分點。
③ 將截面屬性賦予對應的Part。
3.裝配，創(chuàng)建Step
① part裝配變成instance。
② 創(chuàng)建Static , Linear perturbation分析步。
4.相互作用
在拖鉤處選取一個區(qū)域耦合到一個點，便于之后在此處施加集中力，不發(fā)生相對滑動的面之間直接用Tie約束。
5.載荷和邊界條件
在掛鉤上施加集中力，套筒底端處固定住全部自由度，如圖所示。
6.網(wǎng)格劃分
劃分網(wǎng)格時優(yōu)先選擇四邊形網(wǎng)格S4.在需要精細分析的部分細化網(wǎng)格。
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構進行最優(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果。另一方面，結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)，幾何內各點處的值介于 0 和 1 之間。在結構力學仿真中，我們希望最大化梁的剛度。在結構力學問題中，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構，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，在兩側拱腳處固結。
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)化結果云圖】提取在不同閾值下的結構云圖。
圖3 結構優(yōu)化結果(V≤0.3)
圖4 結構優(yōu)化結果(V≤0.2)
圖5 結構優(yōu)化結果(V≤0.1)
【優(yōu)化結果曲線】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子結構優(yōu)化
有償求助大佬如何進行子結構優(yōu)化，我進行優(yōu)化時老是報錯
