ansys18 拓撲優(yōu)化的案例
ANSYS 18.1拓撲優(yōu)化案例：摩托車車架
ANSYS 18.1拓撲優(yōu)化案例：摩托車車架：http://www.ansys-blog.com/topology-optimization-motorcycle/?utm_campaign=coschedule&utm_source=facebook_page&utm_medium=ANSYS,%20Inc.&utm_content=Topology%20Optimization%20in%20ANSYS%2018.1%20%E2%80%93%20Motorcycle%20Component%20Example
展開 ANSYS 拓撲優(yōu)化 無法查看優(yōu)化結(jié)果
請大師給看一下：
在workbench平臺上做拓撲優(yōu)化，載荷和受力設(shè)置正常，后處理正常，但是無法查看拓撲優(yōu)化的結(jié)果
Ansys Workbench中拓撲優(yōu)化后結(jié)構(gòu)力學特性之可視化 | 結(jié)構(gòu)優(yōu)化新功能
產(chǎn)品概念設(shè)計初期，單純的憑借經(jīng)驗以及想象對零部件進行設(shè)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(yōu)化技術(shù)”進行分析，并結(jié)合豐富的產(chǎn)品設(shè)計經(jīng)驗，可以設(shè)計出更能滿足產(chǎn)品結(jié)構(gòu)技術(shù)方案、工藝要求以及更質(zhì)輕質(zhì)優(yōu)的產(chǎn)品。
拓撲優(yōu)化（topology optimization）是一種根據(jù)給定的負載情況、約束條件和性能指標，在給定的區(qū)域內(nèi)對材料分布進行優(yōu)化的數(shù)學方法，將區(qū)域離散成足夠多的子區(qū)域，借助FEM分析技術(shù)按照指定的優(yōu)化策略、約束準則、目標等從這些區(qū)域中刪除一定數(shù)量單元，用保留下來的單元描述結(jié)構(gòu)的最優(yōu)拓撲，發(fā)揮系統(tǒng)材料最大利用率。拓撲優(yōu)化后，通常需要對其產(chǎn)生的結(jié)果模型進行設(shè)計驗證，完全復制拓撲優(yōu)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(xù)分析模塊去驗證優(yōu)化后的模型。拓撲優(yōu)化后的仿真計算設(shè)計驗證過程如下圖所示。先在拓撲結(jié)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(yōu)化結(jié)果傳遞至驗證系統(tǒng)，系統(tǒng)自動生成位于拓撲優(yōu)化系統(tǒng)上游的相同類型的Mechanical系統(tǒng)，并繼承之前的全部計算載荷和約束。創(chuàng)建該驗證工作流程，分為四步，在創(chuàng)建的驗證系統(tǒng)中去劃分網(wǎng)格運行計算及查看設(shè)計結(jié)果。
前面版本雖然可以比較方便地把優(yōu)化后的模型導入到新的靜力學結(jié)構(gòu)仿真中，進行優(yōu)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(jié)構(gòu)優(yōu)化系統(tǒng)中查看優(yōu)化后的力學特性，即允許用戶直觀可視化最終設(shè)計的結(jié)果（變形、應(yīng)力、特征值模態(tài)等），更方便快速檢查和驗證力學行為。
展開 三角支架的拓撲優(yōu)化 - ANSYS Workbench ￥3
拓撲優(yōu)化是一種數(shù)學方法，它通過滿足先前建立的給定約束并最小化預(yù)定義的成本函數(shù)，在空間上優(yōu)化定義域內(nèi)材料的分布。本教程的主要目的是通過拓撲優(yōu)化優(yōu)化三角支架的材料密度并將其降低 50%。
第 1 步：概述
第 2 步：分析程序
作為第一步，對三角支架進行了分析，以獲得最大變形、最大應(yīng)力（關(guān)注點）和最小安全系數(shù)。
作為第 2 步，實施了結(jié)構(gòu)（拓撲）優(yōu)化分析以降低材料密度。
最后一步，在 SpaceClaim 上對優(yōu)化的幾何結(jié)構(gòu)進行了重新設(shè)計并再次進行了分析。
第 3 步：工程數(shù)據(jù)（材料模型）
本教程中使用了默認材質(zhì) Structural Steel：
第 4 步：幾何圖形（SpaceClaim 模型）
SpaceClaim 上設(shè)計的三角形支架如下所示：
步驟 5：網(wǎng)格劃分操作（默認幾何）
已創(chuàng)建單元尺寸為 0.6mm 的默認網(wǎng)格：
對關(guān)注點（具有最大應(yīng)力的區(qū)域）的網(wǎng)格細化進行了細化，直到兩個相鄰節(jié)點之間的應(yīng)力值差小于 10%。
對目標點的第一次優(yōu)化已實現(xiàn)為球體半徑為 1.5 毫米、元素尺寸為 0.11 毫米的物體尺寸/影響球體尺寸：
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基于ANSYS的汽車轉(zhuǎn)向節(jié)拓撲優(yōu)化仿真分析
摘 要：本研究基于ANSYS軟件，針對汽車轉(zhuǎn)向節(jié)的拓撲結(jié)構(gòu)優(yōu)化展開了仿真分析。首先，針對不同的工藝約束，建立了多目標拓撲優(yōu)化目標函數(shù)，通過比較不同拓撲優(yōu)化結(jié)果的區(qū)別和優(yōu)劣勢，選取了最優(yōu)的拓撲優(yōu)化建模方法。隨后，根據(jù)拓撲優(yōu)化結(jié)果，建立了工程化結(jié)構(gòu)數(shù)模。實驗結(jié)果表明，在所建立的多目標拓撲優(yōu)化目標函數(shù)下，得到了一種在工藝約束下最優(yōu)的汽車轉(zhuǎn)向節(jié)拓撲結(jié)構(gòu)，并且該結(jié)構(gòu)具有較好的力學性能和穩(wěn)定性，可為實際工程應(yīng)用提供參考。
關(guān)鍵詞：ANSYS;汽車轉(zhuǎn)向節(jié);拓撲優(yōu)化;工藝約束;多目標優(yōu)化;力學性能;
1 引言
汽車轉(zhuǎn)向節(jié)是汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的重要部件，其結(jié)構(gòu)和性能直接影響著汽車的操控性和安全性。傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)向節(jié)設(shè)計通常采用經(jīng)驗設(shè)計和試錯方法，存在設(shè)計時間長、成本高、效率低等問題，同時難以滿足不同工況下的需求。隨著計算機仿真技術(shù)的不斷發(fā)展，基于拓撲優(yōu)化的汽車轉(zhuǎn)向節(jié)設(shè)計已經(jīng)成為一個研究熱點。在不同的工藝約束下，通過建立多目標拓撲優(yōu)化目標函數(shù)，可以快速高效地得到優(yōu)化結(jié)果，有效提高轉(zhuǎn)向節(jié)的性能和質(zhì)量。此外，拓撲優(yōu)化設(shè)計還可以大幅減少設(shè)計時間和成本，提高設(shè)計效率和可靠性，同時降低產(chǎn)品開發(fā)風險，具有非常廣闊的應(yīng)用前景。
2 汽車轉(zhuǎn)向節(jié)結(jié)構(gòu)及其優(yōu)化
2.1 汽車轉(zhuǎn)向節(jié)的結(jié)構(gòu)和功能
汽車轉(zhuǎn)向節(jié)是汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中非常重要的部件之一，主要起到連接轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和輪轂的作用。其主要功能是將駕駛員的轉(zhuǎn)向操作傳遞到車輪，控制車輛的方向和行駛狀態(tài)。傳統(tǒng)的汽車轉(zhuǎn)向節(jié)結(jié)構(gòu)通常采用鑄造或鍛造的方式制造，形狀比較固定，存在一些設(shè)計上的局限性。而拓撲優(yōu)化技術(shù)則可以通過對結(jié)構(gòu)的重新設(shè)計和優(yōu)化，實現(xiàn)優(yōu)化結(jié)構(gòu)的得到，進一步提高汽車轉(zhuǎn)向節(jié)的性能和質(zhì)量[1]。
2.2 拓撲優(yōu)化在汽車轉(zhuǎn)向節(jié)設(shè)計中的應(yīng)用
拓撲優(yōu)化作為一種優(yōu)化設(shè)計方法，在汽車轉(zhuǎn)向節(jié)的設(shè)計中具有廣泛的應(yīng)用。
展開 ANSYS結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化設(shè)計
本文用ANSYS軟件對某客車車身進行靜態(tài)有限元分析。在此基礎(chǔ)上，采用均勻化方法，以車架總?cè)岫葹槟繕撕瘮?shù)，以體積作為約束條件，對幾種工況下的車頂進行了拓撲優(yōu)化設(shè)計。探討了拓撲優(yōu)化設(shè)計過程中，基本模型建立、優(yōu)化區(qū)域選擇、優(yōu)化過程控制及優(yōu)化結(jié)果分析與應(yīng)用等問題。實現(xiàn)了拓撲優(yōu)化在汽車結(jié)構(gòu)的初始設(shè)計過程中的應(yīng)用
ANSYS結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化設(shè)計.doc
ANSYS拓撲優(yōu)化
1.優(yōu)化拓撲的數(shù)學模型
優(yōu)化拓撲的數(shù)學解釋可以轉(zhuǎn)換為尋求最優(yōu)解的過程，對于他的描述是：給定系統(tǒng)描述和目標函數(shù)，選取一組設(shè)計變量及其范圍，求設(shè)計變量的值，使得目標函數(shù)最小（或者最大）。一種典型的數(shù)學表達式為：
優(yōu)化拓撲所要進行的數(shù)學運算目標就是，求取合適的設(shè)計變量v，并使得目標函數(shù)值最小。
2基于ANSYS的優(yōu)化拓撲的一般過程
在ANSYS中，進行優(yōu)化拓撲，一般分為6個步驟。具體流程見下圖：
優(yōu)化拓撲操作流程圖
各個步驟的具體操作解釋如下：
1、定義需要求解的結(jié)構(gòu)問題
對于結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化分析，定義結(jié)構(gòu)的物理特性必不可少，例如，需要定義結(jié)構(gòu)的楊氏模量、泊松比（其值在0.1～0.4之間）、密度等相關(guān)的結(jié)構(gòu)特性方面的信息，以供結(jié)構(gòu)計算能夠正常執(zhí)行下去。
2、選擇合理的優(yōu)化單元類型
在ANSYS中，不是所有的單元類型都可以執(zhí)行優(yōu)化的，必須滿足如下的規(guī)定：
（1）2D平面單元：PLANE82單元和PLANE183單元； （2）3D實體單元：SOLID92單元和SOLID95單元； （3）殼單元：SHELL93單元。 上述單元的特性在幫助文件中有詳細的說明，同時對于2D單元，應(yīng)使用平面應(yīng)力或者軸對稱的單元選項。
3、指定優(yōu)化和非優(yōu)化的區(qū)域
在ANSYS中規(guī)定，單元類型編號為1的單元，才執(zhí)行優(yōu)化計算；否則，就不執(zhí)行優(yōu)化計算。
展開 拓撲優(yōu)化(ANSYS)
拓撲優(yōu)化
ANSYS拓撲優(yōu)化-趙州橋
8）返回WORKBENCH，在精力學分析后面添加拓撲優(yōu)化模塊，并且點擊進入。
9）進入拓撲優(yōu)化模塊
10）設(shè)置底座固定約束和橋面載荷約束均為非優(yōu)化區(qū)域，其余藍色為優(yōu)化區(qū)域
11）設(shè)置優(yōu)化目標為最小柔順度。
12）相應(yīng)約束設(shè)置保留30%體積。
13）設(shè)置制造約束為Z方向。
14）求解并得到結(jié)果，從優(yōu)化結(jié)果可以看出外形和趙州橋非常相似。
15）返回WORKBENCH界面，拓撲優(yōu)化B7右鍵，傳送到設(shè)計驗證系統(tǒng)。
16）更新并且雙擊C3進入SCDM中對拓撲優(yōu)化結(jié)果進行重新建模。
17）雙擊C4進入驗證界面，并且劃分網(wǎng)格，并且施加約束，最后求解，這里與靜態(tài)求解相似。
18）位移云圖，最大位移也在橋面中間為8.63e-5mm
19）應(yīng)力云圖，最大應(yīng)力也分布在橋底座與橋體連接處為0.12Mpa
【案例總結(jié)】
來源：深圳軟信
作者： 張寅
展開 ANSYS Workbench的拓撲優(yōu)化分析
在實際工程中有很多關(guān)于拓撲優(yōu)化的例子，常見的如齒輪的減重孔，橋梁的拱洞，自行車架等等，如下圖（圖片來源于網(wǎng)絡(luò)）所示。
這些都是拓撲優(yōu)化后的產(chǎn)物，不僅在結(jié)構(gòu)強度上與優(yōu)化前相差無幾，而且大大的減輕了自身的重量，為未來的結(jié)構(gòu)更新提供了很好的思路。下面將通過ANSYS Workbench軟件對三角板進行拓撲優(yōu)化。
1.建立模型
2.建立靜力學模塊并實現(xiàn)模型共享
3.劃分網(wǎng)格
4.建立邊界條件
5.求解，查看后處理
變形云圖：
應(yīng)力云圖：
注意：從應(yīng)力云圖中可以看出整個三角板的應(yīng)力分布區(qū)域，藍色部分的范圍為0.09-5.3034Mpa，應(yīng)力很小，可以去除這一部分，因此基本可以從應(yīng)力云圖中看出拓撲優(yōu)化后的結(jié)果。
6.建立拓撲優(yōu)化模塊
注意：拓撲優(yōu)化模塊與靜力學的結(jié)果相連，進行數(shù)據(jù)傳遞。
7.設(shè)置響應(yīng)參數(shù)
注意：設(shè)置為Mass，Percent to Retain設(shè)置為50%，表示保留百分之50的模型質(zhì)量。
8.拓撲求解
9.拓撲優(yōu)化Gif：
10.返回主頁面
注意：在Topology Optimization的Results欄下右擊，然后點擊Transfer to Design Validation System，會再出現(xiàn)一個靜力學，點擊Updata選項，再次進入新的靜力學中的Geomtry中，默認為打開SCDM。
展開 基于 ANSYS WORKBENCH 2023R1拓撲優(yōu)化 ￥50
基于2023ANSYS WORKBENCH拓撲優(yōu)化
圓柱體拓撲優(yōu)化。
載荷邊界條件
靜力分析結(jié)果
拓撲優(yōu)化邊界條件
拓撲優(yōu)化結(jié)果
如何采用Ansys Workbench對結(jié)構(gòu)進行拓撲優(yōu)化分析
在ansys workbench中拓撲優(yōu)化分析流程如下所示。
以下圖所示結(jié)構(gòu)為例，演示拓撲優(yōu)化分析的過程，優(yōu)化條件如下：
最大應(yīng)力小于1000PSI；質(zhì)量去除50%；結(jié)構(gòu)材料為結(jié)構(gòu)鋼；結(jié)構(gòu)承受750psi的內(nèi)壓，兩端的安裝孔固定約束。
拓撲優(yōu)化的邊界條件設(shè)置如下，設(shè)置對應(yīng)的優(yōu)化區(qū)域，載荷約束條件區(qū)域為非優(yōu)化區(qū)域，設(shè)置最大應(yīng)力和去除質(zhì)量的約束條件。
優(yōu)化前后的結(jié)果對比，優(yōu)化后材料質(zhì)量取出來42%
基于SCDM模塊，對優(yōu)化后的片面模型進行幾何處理，并將模型一鍵轉(zhuǎn)為為實體模型，進行優(yōu)化后模型的驗證分析。
驗證分析的流程如下所示，通過workbench的一鍵傳遞，自動生成驗證分析的靜力學模塊，按照上圖所示的幾何模型，完成幾何處理，最后進行驗證分析。
驗證前后的結(jié)果對比如下所示，初始模型的變形為0.00032in，優(yōu)化后模型的變形為0.00061，初始模型的最大應(yīng)力為8208psi，優(yōu)化后模型的最大應(yīng)力為9636psi，滿足優(yōu)化要求。
文章來源：cae仿真之家
展開 干貨 | ANSYS Workbench拓撲優(yōu)化應(yīng)用方法
采用拓撲優(yōu)化可在保證結(jié)構(gòu)強度基本不變的前提下使原有結(jié)構(gòu)質(zhì)量降低，實現(xiàn)輕量化設(shè)計，亦可使結(jié)構(gòu)的剛度進一步提高，解決傳統(tǒng)方法對于質(zhì)量降低和剛度提高之間的矛盾。同時，拓撲優(yōu)化可為設(shè)計工程師的創(chuàng)新性設(shè)計提供參考，令設(shè)計人員腦洞大開。另外，因質(zhì)量得到降低，所以結(jié)構(gòu)的一階固有頻率也會有所提高，可以有效改善振動噪音問題。
下面具體介紹使用ANSYS Workbench進行拓撲優(yōu)化的流程和分析步驟：
1.拓撲優(yōu)化分析流程
首先建立靜力學分析（或模態(tài)分析），然后進行拓撲優(yōu)化，最后進行設(shè)計驗證，如圖1所示。
圖1 ANSYS Workbench拓撲優(yōu)化分析流程
2.ANSYS Workbench拓撲優(yōu)化分析步驟
2.1、建立拓撲優(yōu)化分析模塊
從Workbench界面左側(cè)工具欄中雙擊靜力學分析模塊（或模態(tài)分析模塊），然后將拓撲優(yōu)化分析模塊拖至靜力學分析模塊（或模態(tài)分析模塊）“solution”項，見圖2。
展開 ANSYS Workbench 拓撲優(yōu)化新功能案例分享
ANSYS Workbench 拓撲優(yōu)化新功能案例分享
作者：大龍貓 fwz0703@163.com
ANSYS最新版的拓撲優(yōu)化功能又有了新的進步，設(shè)置的條件選項方法的不同，導致的結(jié)果的不同，下面查看其中幾個案例導致的不同形狀結(jié)果
1.約束中的subtype設(shè)置為housing
設(shè)置方法如圖所示，選擇類型housing即可，下方選擇相應(yīng)的保留面，如圖所示。
模型中端蓋的孔收到側(cè)向力的作用，固定底面的螺釘孔，優(yōu)化的結(jié)果可以看到默認為中間鏤空的方式，而如果選擇內(nèi)表面不去除就可以得到完整的內(nèi)表面模型。
另外一個模型為中間圓孔收到旋轉(zhuǎn)扭矩的作用，還有向下的壓力，固定底面四個角的位置，得到的結(jié)果如圖所示，根據(jù)實際情況控制中間鏤空或者填充
2.約束中的subtype設(shè)置為pull out direction，選項為stamping
設(shè)置方法如圖所示，選擇類型為stamping即可，下方選擇pull out的方向，如圖所示。
模型的約束條件同上，得到的結(jié)果如圖所示。四個側(cè)面出現(xiàn)凹陷，但是保留內(nèi)部的圓弧面
3.約束中的subtype設(shè)置為pull out direction，選項為no-hole
設(shè)置方法如圖所示，選擇類型為no-hole即可，下方選擇方向，如圖所示。
模型的約束條件為三個個螺釘孔固定，優(yōu)化的結(jié)果可以看到默認的為中間鏤空的效果，而添加去除孔的效果后其中間用薄平面填充
4.約束中的subtype設(shè)置為圓周對稱方式，選項為4個
設(shè)置方法如圖所示，選擇類型cyclic Repetition即可，下方選擇方向和中心軸的方向，如圖所示。
展開 ANSYS SIwave 18.1去耦電容優(yōu)化分析(pdf教程+源文件) ￥8
ANSYS SIwave 18.1去耦電容優(yōu)化分析(pdf教程+源文件)
