ansys優化剛度的案例
【9月7-9日 鄭州 斯姆勒】ANSYS工程結構強度、剛度分析與優化設計基礎培訓
本次培訓為ANSYS workbench工程結構的強度/剛度及優化設計的基礎培訓，全面系統地講解有限元分析計算的原理，ANSYS軟件的功能和操作流程，工程結構的強度、剛度的分析技巧結構拓撲優化等分析方法和常見工程熱點和難點問題的處理措施，基于理論聯系實際的培訓思想，通過實例強化軟件的使用幫助設計人員解決具體的工程結構力學問題。特舉辦“ANSYS工程結構強度、剛度分析與優化設計基礎培訓”工程實例培訓，具體內容如下：
一、培訓目標：
（一）、理解有限元分析計算的原理；
（二）、掌握ANSYS workbench軟件的使用功能和操作流程；
（三）、掌握工程結構強度、剛度的分析方法和技巧；
（四）、掌握工程結構優化設計（拓撲優化、尺寸優化）分析方法；
（五）、培養獨立工程結構的力學分析能力。
二、增值服務：
1、贈送培訓同屏錄制高清視頻（價值2680元）
2、贈送資料包；
3、持本人學生證或教師證享有8.5折優惠；一個單位同時報名2人享有9折優惠； 一個單位同時報名3人以上（含）享有8.5折優惠。
三、主講老師簡介：
寧老師，首席專家，西安交通大學航空航天學院力學博士，多年上市機械企業結構負責人，18年的軟件工程應用經驗；長期從事有限元領域國家重大項目研究，發表論文20余篇，獲得專利11項，開發有限元軟件4項，具有資深的技術底蘊和專業背景；擅長靜力學，模態分析，隨機振動/譜分析，隱/顯式動力學分析，轉子動力學分分析、疲勞分析，線性/非線性屈曲分析，斷裂力學分析，壓電分析，復合材料分析，熱分析，流體力學分析，多場耦合分析，ANSYS二次開發等仿真分析。善于利用ANSYS進行二次開發解決特定領域科研/工程問題。
展開 斯姆勒 5.21-24 西安 | ANSYS工程結構強度、剛度、非線性分析及結構優化工程應用高級培訓
ANSYS 工程結構強度、剛度、非線性分析及結構優化工程應用高級培訓
一、培訓目標
（一）、理解有限元分析計算的原理；
（二）、掌握ANSYS workbench軟件的使用功能和操作流程；
（三）、掌握工程結構強度、剛度的分析方法和非線性分析技巧；
（四）、掌握工程結構優化設計（拓撲優化、尺寸優化）分析方法；
（五）、培養獨立工程結構的力學分析能力。
二、增值服務
1、贈送培訓同屏錄制高清視頻（價值2680元），可反復學習。
2、參與學員均免費注冊為雅典娜仿真技術共享云平臺會員，贈送仿真技術視頻數百G仿真技術視頻；
3、持本人學生證或教師證享有9折優惠；一個單位同時報名2人享有9折優惠； 一個單位同時報名3人以上（含）享有8.5折優惠。
4、參與學員及單位均可享受雅典娜云平臺所有課程7折優惠。
5、單次課程參與培訓人數5人及以上，可安排就近城市開課。
三、主講老師
寧老師，斯姆勒數值仿真技術研究院首席專家，西安交通大學航空航天學院力學博士，多年上市機械企業結構負責人，18年的軟件工程應用經驗；長期從事有限元領域國家重大項目研究，發表論文20余篇，獲得專利11項，開發有限元軟件4項，具有資深的技術底蘊和專業背景；擅長靜力學，模態分析，隨機振動/譜分析，隱/顯式動力學分析，轉子動力學分分析、疲勞分析，線性/非線性屈曲分析，斷裂力學分析，壓電分析，復合材料分析，熱分析，流體力學分析，多場耦合分析，ANSYS二次開發等仿真分析。
展開 【9月7-9日 鄭州 斯姆勒】ANSYS工程結構強度、剛度分析與優化設計基礎培訓
本次培訓為ANSYS workbench工程結構的強度/剛度及優化設計的基礎培訓，全面系統地講解有限元分析計算的原理，ANSYS軟件的功能和操作流程，工程結構的強度、剛度的分析技巧結構拓撲優化等分析方法和常見工程熱點和難點問題的處理措施，基于理論聯系實際的培訓思想，通過實例強化軟件的使用幫助設計人員解決具體的工程結構力學問題。特舉辦“ANSYS工程結構強度、剛度分析與優化設計基礎培訓”工程實例培訓，具體內容如下：
一、培訓目標：
（一）、理解有限元分析計算的原理；
（二）、掌握ANSYS workbench軟件的使用功能和操作流程；
（三）、掌握工程結構強度、剛度的分析方法和技巧；
（四）、掌握工程結構優化設計（拓撲優化、尺寸優化）分析方法；
（五）、培養獨立工程結構的力學分析能力。
二、增值服務：
1、贈送培訓同屏錄制高清視頻（價值2680元）
2、贈送資料包；
3、持本人學生證或教師證享有8.5折優惠；一個單位同時報名2人享有9折優惠； 一個單位同時報名3人以上（含）享有8.5折優惠。
三、主講老師簡介：
寧老師，首席專家，西安交通大學航空航天學院力學博士，多年上市機械企業結構負責人，18年的軟件工程應用經驗；長期從事有限元領域國家重大項目研究，發表論文20余篇，獲得專利11項，開發有限元軟件4項，具有資深的技術底蘊和專業背景；擅長靜力學，模態分析，隨機振動/譜分析，隱/顯式動力學分析，轉子動力學分分析、疲勞分析，線性/非線性屈曲分析，斷裂力學分析，壓電分析，復合材料分析，熱分析，流體力學分析，多場耦合分析，ANSYS二次開發等仿真分析。善于利用ANSYS進行二次開發解決特定領域科研/工程問題。
展開 結構優化在車身剛度性能優化中的應用
如果車身結構設計中剛度設計不足，則車身的振動頻率會引起結構共振，進而引起結構連接的強度失效（產生塑性變形），進而導致車門、窗框、背門框等變形過大。最終導致車門卡死、玻璃破碎、密封失效、漏氣漏水等問題。分析車身的剛度，改進車身結構設計，提高車體剛度是非常重要。
車身性能開發金字塔的最底層是消費者最易感知的性能，即操穩性能，而操穩性能直接相關的就是車身的整體剛度性能。（車身扭轉剛度、區域剛度是和車身操穩性能相關的，因此車身扭轉剛度的性能目標應該滿足操穩性能要求，也應該由操穩性能需求來定義。）
通常更高的車身剛度性能對于操穩、NVH、耐久性能是有益的，那是不是說為了提升上述相關性能可以過度提高剛度性能呢？當然不是，剛度性能提升是要滿足結構最優化設計原則，即通過結構優化設計來提升材料有效利用率，而不是靠粗暴地堆疊材料來提升剛度性能。在提升剛度性能時還要考慮輕量化要求，只有通過結構優化設計才能夠在滿足剛度性能要求時，同時滿足動力經濟性的要求。
結構優化包括拓撲優化、形狀優化等方法在優化車身性能中具有非常重要的作用。拓撲優化可以合理優化材料分布，識別車身結構薄弱點。形狀優化進一步優化零部件結構形狀提升材料效率。
以上包括本田、雷諾、沃爾沃、標志、尼桑、寶馬、雷克薩斯、斯柯達、歐寶等車型開發過程中拓撲優化在結構性能優化中的案例。
實際案例：
拓撲優化：
針對車身后端包括C、D柱、dog leg區域進行拓撲優化分析，識別結構弱區域。
展開 
Matlab懸置剛度解耦分析批處理以及剛度值優化算法 Adams一邊玩去 ￥10
Matlab運行程序 自動分析懸置解耦，可自行設定剛度值范圍進行優化求解等，以及靈敏度分析
如下
驅動橋橋殼剛度優化分析
4 驅動橋橋殼優化目標建立
由圖3可知，該后橋的剛度為1.17，不能滿足企業后橋剛度為1的標準，后橋最大位移在中段，將橋殼中段單獨提取出來，我們查看中段的位移云圖（圖4），我們可以看出，紅色區域是影響剛度的關鍵位置。因此我們需要對紅色區域截面進行優化。根據產品結構和現有的加工工藝，我們選取形狀優化方法(Shape Optimization)。
根據優化設計方法，我們需要尋找設計區域，在本后橋中，最大影響區域在中段，優化區域為后橋中段，其中中段與主減總成和后蓋連接的區域為中段非優化區域，圖5為設計區域與非設計區域，圖6為設計區域Shape設計變形情況。
定義約束，從優化目標可知，優化的目標是滿足后橋剛度為1的要求，那么我們將后橋的最大位移作為我們的約束，因此，我們定義后橋中段非設計區域的最大位移節點的位移小于1.43mm作為約束。
5 結果評價
從圖7可知，優化后的中段最大位移為1.45mm，滿足后橋剛度。通過HyperMesh將優化后的網格進行幾何重建，導入到CAD軟件中。
通過該有限元優化分析，可以更好地把握產品設計的動向，并減少了開發周期和開發時間，可進一步提升產品的質量。本文使用HyperMesh軟件作為有限元分析的前處理工具，能夠實現快速有限元網格劃分，并且滿足分析所需要的網格質量，使用OptiStruct作為優化求解器，得到了很好的結果。
展開 isight集成SFE進行剛度、模態優化詳細過程 ￥120
4.1 Isight集成SFE操作流程
SFE的優化是借助外部優化軟件實現的，常用的是Isight集成軟件，接下來的優化流程以Isight講解。
4.1.1 文件準備
優化集成前，需要準備好所有的文件。
SFE相關文件
1.
已定義變量的SFE模型
2.
Con文件
3.
Mac變量文件
4.
計算文件
批處理文件
1.
SFE批處理文件
2.
模型計算批處理文件
SFE相關文件在變量定義時已準備好，接下來是批處理文件的編寫。創建一個后綴為bat的文件，右鍵編輯，批處理文件的格式為：軟件位置 模型名稱。
SFE批處理文件：
C：\SFE\CONCEPT\v4.5.0.1\bin\concept.cmd SFE.con
計算批處理文件(Nastran為例)：
C：\MSC.Software\MSC_Nastran\20140\bin\nastran.exe SFE.bdf
4.1.2 基本流程創建
4.1.2.1 新建Isight
打開Isight軟件，顯示如下圖，首先保存Isight模型(后綴為zmf)到存放計算文件的文件夾內。
點擊下圖中的紅色按鈕(Model Properties)。
展開 箱型梁拓撲優化（最大剛度）
從材料力學來講，這種截面避免了中部材料的浪費，較為合理的將材料以薄壁的形式分布于四側，提高了整體的抗彎抗扭剛度，減輕了重量，是一種比較合理的截面形式。
與前面幾篇文章一樣，例子僅僅來源于生活但是卻簡單很多（實際設計好一個結構不僅需要科學的指導方法還需要大量的經驗積累），文章的意圖也比較簡單：作為拓撲優化學習從二維向三維的過渡。關于拓撲優化的基本操作流程見文章《結構優化案例1-L型結構優化設計（減重）》，本文不再復述。
2 問題描述
圖 2 有限元模型
如圖所示，一段上表面均布0.7Mpa壓力的實心深梁，現在其底面端部進行支撐，兩側進行對稱約束，試通過拓撲優化得到合適的傳力路徑以及支撐位置。（整體尺寸300mm*100mm*30mm，約束部分為距離端面20mm以內部分）
3 預分析
預分析就是指進行優化分析之前的靜力分析，主要是為了對我們分析的模型有一個大致的了解，如下圖所示：
圖 3 von-Mise應力云圖（變形放大200倍）
從von-Mises應力云圖可以看出，梁在中性層以及1/5,4/5處上下表面的應力水平均較低，說明這部分的材料顯然沒有充分發揮作用。除此之外，在支撐端以及中部整體應力水平比較高，說明這部分在進行拓撲優化時是關鍵考慮部分。
4 拓撲優化
仔細看前文會發現可控變量其實很多，包括各種邊界條件以及約束條件，因此下面針對不同的邊界條件和約束分別進行優化，主要是體會下不同設置下結果的變化情況。
展開 如何從Ansys APDL中提取剛度矩陣與質量矩陣？ ￥69
1.引論
經常使用Ansys、Abaqus等一系列有限元分析軟件進行計算、學習的學生或工程師們都會知道在有限元分析建模與計算中剛度矩陣與質量矩陣的重要性。但是由于軟件的黑盒性質，大家往往在實際使用十分成熟的商業化軟件的過程中慢慢忽視了有限元及其衍生出的商業軟件背后的原理與方法。
這時，不管是在學習中還是在工程應用中往往都會遇到一個同樣的問題，那么就是如何將Ansys APDL運行中的產生的各種數據（例如：剛度矩陣、質量矩陣）導出成為我們熟悉的形式或文件格式，從而為我們所用，所分析。
因此我決定寫下此篇文章來幫助很多實際工作或學習中需要用到此類技能的同學、同事們，讓大家更了解Ansys APDL背后的工作原理與數據導出方式。
當然，在社區中早就有大佬回答過了這個問題，并給大家制作了相應的提取矩陣軟件，其軟件具備了簡單、便捷的操作方式，讓很多想要提取剛度矩陣與質量矩陣的同僚們受益，那么我為什么還要寫一篇這樣的文章重新提起這樣一個話題呢？這就又回到了我開頭所說的“原理與方法”，我在此更希望面對想要進一步學習了解軟件背后機理的群體，并在此基礎上保留教學的簡潔性，提供導出矩陣與轉換、列式、求解的源代碼，使其既兼顧基本原理，又可以讓大家直接上手使用，非常的便捷，也避免了很多因為優化不完全導致的運行bug。
2.有限元軟件導出剛度矩陣與質量矩陣的方法
在使用APDL進行求解時，每次在求解完成后都會在工作路徑下生成一個.full文件，而這個文件十分關鍵，其正是剛度矩陣與質量矩陣的所在之處。
展開 機械臂拓撲優化（減重+增加剛度）
并且也可以看到，工況三超出好幾倍，這說明大臂減去70％質量對側向位移影響最大，不過這些在后續幾何重建均可以達到要求，就算沒有達到要求我們也可以通過后續的尺寸已經形狀優化來確定，所以完全不用擔心，因為合理的傳力路徑已經找到。當然要完成這個問題后面要做的工作還是蠻多，但是本文的目的已經達到，暫時就到這里啦。
來源：CAE交流之家
作者： ansys-聰聰
汽車懸置高頻動剛度測試試驗臺架--汽車聲學特性優化
圖8：5kN/mm安裝剛度的高頻試驗臺架的振動列線圖，25 kg的移動質量，正弦激勵
在 85-2000Hz的頻率范圍內，最高和最低加速度的比率為355，為了滿足振蕩幅度的要求精度，在低頻時振動是位移控制的；在大約500Hz以上的頻率（以0.001mm位移的1g加速度），加速度被用作控制參數，在自動測試操作期間，使用m+p VibControl系統執行振動控制和測量數據采集和分析。
高達2000 Hz頻率下的發動機懸置的振動傳遞特性
在產品開發初期，復合材料懸置的高頻動態特性研究已成為大眾汽車公司研究車輛聲學特性的重要工具。 隨著知識和經驗的獲取，盡管沒有預先優化的原型車可用，但是一些零件已可在開發階段進行修改，圖9顯示了三個幾何尺寸相同的液壓阻尼發動機懸架的動剛度曲線，三個懸置在500Hz頻率以下的發動機動剛度相同，但在較高頻率下，其動剛度存在顯著差異。 很明顯，這些差異顯著影響車體的振動傳播。
圖9：頻率范圍達到2000 Hz的三個結構相同的發動機懸置的動剛度測試曲線
進一步的研究表明，液壓懸置膜的結構改進可以顯著降低發動機懸置在高于500Hz的高頻范圍內的動態剛度，圖10提供了優化件和標準件之間的動態剛度特性比較曲線。
圖10：標準懸置件和優化懸置件之間動剛度的差異
圖11中顯示了車內發動機懸置前后2個測量點加速度值，標準件和優化件的加速度并排顯示，上面的圖像顯示了懸置前方測點加速度，下圖顯示了懸置后方測點加速度，右下方面板顏色顯示了優化懸置基點加速度水平的降低。這顯示加速度的降低與車輛內部的聲品質顯著提高有極大關系。
展開 
基于HyperWorks的飛機門梯合一式 登機門剛度分析及優化
應力較大的部位集中在主搖臂處，為了減少梯子的變形，則需要對主搖臂進行再次設計，使其滿足登機梯的剛度要求。
優化分析
由于是運動部件，必須考慮運動過程中與周圍零部件的干涉問題，從運動數模得到主搖臂的下部和航向尺寸不能發生變化。由于整個模型很大，因此將主搖臂單獨取出，將其與梯子連接處的斷面施加載荷，與門框連接處約束其自由度，進行計算測量載荷點的位移值供約束條件的確定。
首先采用尺寸優化對主搖臂的厚度進行優化計算，計算結果并無很大改善。因此，將主搖臂的高度尺寸加大，定義設計區域和非設計區域，定義脫模方向，定義最小和最大成員尺寸，約束條件定為初始位移的40%，目標為質量最少，然后對其進行拓撲優化。
將優化后的結果導出為STL格式，再導入CAD軟件進行重新設計，并對其進行運動模擬，保證在運動過程中不與周圍結構干涉，然后將其導入HyperMesh軟件進行重新有限元建模。
將優化后的主搖臂與原始的門框梯子模型連接，校核優化后的梯子變形量。測量點的位移由10.8mm降低到5.6mm，滿足了強度設計的要求，解決了登機梯晃動過大現象。
結論
通過HyperMesh對門梯合一式登機門進行有限元建模，分析了門體在受氣密載荷時的變形量，為密封帶的干涉量設計提供了強有力的依據。分析了乘客上下飛機時梯子的變形晃動問題，通過OptiStruct對應變過大的主搖臂進行了優化設計，解決了梯子的變形晃動過大的問題。
在整個的分析過程中，我們發現HyperMesh建立有限元模型的強大功能和OptiStruct強大的優化功能，應用HyperWorks軟件能夠設計出受力最優的零部件，能夠提高設計人員的設計水平，大大縮短產品開發周期。
展開 【SIMU圖文教程】_04_某車型車身剛度優化實例
一、寫在前面：
分享一個提升白車身剛度的結構優化過程，希望可以為剛接觸結構優化的小伙伴提供一些啟發和思考。
（本文作部分摘取，為了避免引起不必要的麻煩，對分析數據進行了處理，但不影響對優化過程的說明）
二、問題描述：
某車型BIW扭轉剛度為760KN.m/rad，較同類競品車型偏低，需將扭轉剛度提高到900KN.m/rad。
三、優化思路：
1、扭轉剛度靈敏度分析
經過分析確定對扭轉剛度較靈敏的部件，主要集中在車體后端的閉環承力結構位置，如背門框、后輪轂包、頂棚后段、后地板及地板橫梁等；
2、扭轉剛度應變能分析
從扭轉剛度的應變能圖可以看出，位于車體后端的主要搭接點位置應變能較集中；
綜合扭轉剛度靈敏度和車身應變能圖，對扭轉剛度性能影響較大的部件及搭接位置進行優化，
四、優化方案：
1、原始模型基礎上——將紫色件和綠色件沿下圖紅色曲線的法線方向向外拉長10mm，左右對稱處理，增重0.10Kg。
2、優化方案1基礎上——將下圖綠色件和黃色件整體沿車底方向拉長10mm，增重0.20Kg。
3、優化方案2基礎上——在背門框下端，如下圖黃色圈標注位置，增加兩個左右對稱的厚度為0.8mm的盒狀加強件，增重0.30Kg。
4、優化方案3基礎上——將車內部位于備胎池位置的橫梁黃色件上端面抬高10mm，增重0.40Kg。
5、優化方案4基礎上——在車體后部位于備胎池位置的橫梁厚度進行調整，具體如下圖所示，共增重0.50Kg。
6、優化方案5基礎上——將紅色圓圈標出的綠色件上面的孔堵上，增重0.40Kg。
展開 基于samcef的一種機床整機剛度的優化設計方法
發明公開了一種機床整機靜剛度的優化設計方法，包括以下步驟：應用pro/E軟件建立機床整機簡化模型；將機床簡化模型導入samcef軟件中，建立整機有限元模型；對整機大件結構剛度特性進行參數化，確定設計參數和設計空間；應用中心復合試驗設計方法選取有限元分析的試驗樣本點；對試驗樣本點進行有限元分析，得到樣本點的整機靜剛度響應值；簡歷大件結構剛度特性參數與機床整機靜剛度的響應面模型；分析各大件結構剛度對機床整機靜剛度的靈敏度，確定靜剛度薄弱環節，進行優化設計。該發明通過有效地確定機床整體各結構對機床整機靜剛度的靈敏度及發現制約機床靜剛度提高的薄弱環節，為機床結構優化設計提供重要的依據以及指導設計人員對機床薄弱大件結構的優化設計。
具體步驟詳細見附件。
一種機床整機靜剛度的優化設計方法.pdf
展開 基于optistruct考慮靜態多工況剛度下汽車控制臂拓撲優化 ￥60
結構剛度最大化拓撲優化是研究在設計域內得到使結構剛度最大的材料分布形式的問題。多個工況下的剛度拓撲優化問題通常稱作多剛度拓撲優化問題。每一個工況對應一個剛度的最優拓撲結構，因此多剛度拓撲優化問題也就屬于多目標拓撲優化問題。傳統的多目標優化問題是將多個目標通過線性疊加轉化成單目標。本案例采用折衷規劃法來實現多目標拓撲優化問題。
有限元模型
拓撲優化結果
多工況折衷柔度迭代曲線
本案例僅提供模型文件結果文件及相關指導，凡購買的朋友針對本案例仿真實現上有什么疑問可以私信。
請尊重原創，版權所有，翻版必究！
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