關(guān)于ansys的拓?fù)潢P(guān)系的案例
ANSYS輸出實體模型表面的節(jié)點信息 和單元拓?fù)?/em>關(guān)系
ANSYS輸出實體模型表面的節(jié)點信息
和單元拓?fù)潢P(guān)系
遇到一個問題，一個給定的實體模型，劃分了solid185的單元，假如實體模型單元劃分如下。需要提取實體模型外表面節(jié)點位置信息和單元拓?fù)潢P(guān)系（也就是每一個單元是由哪幾個節(jié)點組成的），目的是方便做其他分析，比如流體分析，提取外表面的節(jié)點可以施加溫度載荷。
圖1
對于此問題，在ansys里面很難直接提取所有外表面的節(jié)點和單元信息，因為外表面也是實體單元的一個單元面，不可能剝離出來。
因此，想要提取外表面的單元和節(jié)點，最好是需要外表面存在平面單元。
對于此，可以采用ansys里面的特殊單元mesh200，這個單元用于面網(wǎng)格的劃分，而且劃分后的單元不參與實際計算。
于是：
et,2,200 ！定義mesh200單元類型
asel,s,ext ！選擇所有的外表面
aatt,,,2 ! 設(shè)置劃分單元為mesh200
KEYOPT, 2, 1, 6 ! 4節(jié)點的四邊形單元
amesh,all ! 劃分所以的外表面
此時劃分的面網(wǎng)格和原來的實體網(wǎng)格的節(jié)點是一一對應(yīng)的，這就保證了最后輸出的節(jié)點的坐標(biāo)與原來實體模型的對應(yīng)節(jié)點是一一對應(yīng)的。
此時可以選擇刪除實體模型和實體單元。
展開 三角支架的拓?fù)?/em>優(yōu)化 - ANSYS Workbench ￥3
拓?fù)?/em>優(yōu)化是一種數(shù)學(xué)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?fù)?/em>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?fù)?/em>）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(rèn)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(rèn)幾何）
已創(chuàng)建單元尺寸為 0.6mm 的默認(rèn)網(wǎng)格：
對關(guān)注點（具有最大應(yīng)力的區(qū)域）的網(wǎng)格細(xì)化進行了細(xì)化，直到兩個相鄰節(jié)點之間的應(yīng)力值差小于 10%。
對目標(biāo)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：
展開 基于ANSYS的汽車轉(zhuǎn)向節(jié)拓?fù)?/em>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?fù)?/em>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(biāo)拓?fù)?/em>優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)，通過比較不同拓?fù)?/em>優(yōu)化結(jié)果的區(qū)別和優(yōu)劣勢，選取了最優(yōu)的拓?fù)?/em>優(yōu)化建模方法。隨后，根據(jù)拓?fù)?/em>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(biāo)拓?fù)?/em>優(yōu)化目標(biāo)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?fù)?/em>結(jié)構(gòu)，并且該結(jié)構(gòu)具有較好的力學(xué)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?fù)?/em>優(yōu)化;工藝約束;多目標(biāo)優(yōu)化;力學(xué)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?fù)?/em>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(biāo)拓?fù)?/em>優(yōu)化目標(biāo)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?fù)?/em>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(fēng)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?fù)?/em>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?fù)?/em>優(yōu)化在汽車轉(zhuǎn)向節(jié)設(shè)計中的應(yīng)用
拓?fù)?/em>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 2019 R1安裝包和關(guān)系
ANSYS產(chǎn)品目前有如下安裝包：
①ANSYS SpaceClaim 2019 R1 | 1.5 Gb
②ANSYS Electronics Suite 2019 R1 x64-SSQ
③ANSYS optiSLang 7.2.0.51047
④ANSYS Products 2019 R1 Linux
⑤ANSYS Products 2019 R1 x64-SSQ
⑥FunctionBay Multi-Body Dynamics for ANSYS 19.2 Win64
⑦ANSYS Products 2019 R1 Documentation
⑧ANSYS Additive 2019 R1 Win64
⑨ANSYS Products 2019 R1 x64-MAGNiTUDE
⑩.ANSYS Structures & Fluids Products 2019 R1
11.ANSYS SpaceClaim Direct Modeler 2019 R1 Win
所以如下安裝包關(guān)系如下：
展開 
ANSYS拓?fù)?/em>優(yōu)化
1.優(yōu)化拓?fù)?/em>的數(shù)學(xué)模型
優(yōu)化拓?fù)?/em>的數(shù)學(xué)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(biāo)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(biāo)函數(shù)最小（或者最大）。一種典型的數(shù)學(xué)表達式為：
優(yōu)化拓?fù)?/em>所要進行的數(shù)學(xué)運算目標(biāo)就是，求取合適的設(shè)計變量v，并使得目標(biāo)函數(shù)值最小。
2基于ANSYS的優(yōu)化拓?fù)?/em>的一般過程
在ANSYS中，進行優(yōu)化拓?fù)?/em>，一般分為6個步驟。具體流程見下圖：
優(yōu)化拓?fù)?/em>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(xì)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?fù)?/em>優(yōu)化(ANSYS)
拓?fù)?/em>優(yōu)化
ANSYS結(jié)構(gòu)拓?fù)?/em>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?biāo)函數(shù)，以體積作為約束條件，對幾種工況下的車頂進行了拓?fù)?/em>優(yōu)化設(shè)計。探討了拓?fù)?/em>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?fù)?/em>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?fù)?/em>優(yōu)化設(shè)計.doc
ANSYS拓?fù)?/em>優(yōu)化-趙州橋
拓?fù)?/em>優(yōu)化在工程設(shè)計中，常用于機械結(jié)構(gòu)概念設(shè)計和輕量化設(shè)計，ANSYS通用有限元分析軟件提供了強大的拓?fù)?/em>優(yōu)化功能，本文將通過一個簡單實例進行展示。
【趙州橋簡介】
趙州橋又稱安濟橋，坐落在河北省趙縣的洨河上，橫跨在37米多寬的河面上，因橋體全部用石料建成，當(dāng)?shù)胤Q做“大石橋”。建于隋朝開皇十一年至開皇十九年（公元591年－599年）之間，由著名匠師李春設(shè)計建造，距今已有1400多年的歷史，是當(dāng)今世界上現(xiàn)存最早保存最完整的古代單孔敞肩石拱橋。趙州橋是古代勞動人民智慧的結(jié)晶，開創(chuàng)了中國橋梁建造的嶄新局面。
2015年榮獲石家莊十大城市名片之一。它是中國第一石拱橋，在漫長的歲月中，雖然經(jīng)過無數(shù)次洪水沖擊、風(fēng)吹雨打、冰雪風(fēng)霜的侵蝕和8次地震的考驗，卻安然無恙，巍然挺立在洨河之上。
趙州橋為一座上承式拱橋，全長50.82米，橋?qū)?.6米，橋高7.23米，主孔跨徑37.02米；主拱券等厚1.03米，上部有護拱石；主拱券兩側(cè)各有兩個凈跨分別為3.8米和2.85米的小拱，可增加過水面積16%；橋梁重2800噸。
【案例描述】
按照趙州橋的尺寸參數(shù)縮小100倍建模，模擬趙州橋長為50.82mm，寬為9.6mm，高為7.23mm，在兩端下方增加寬2mm，高2mm的底座用于施加固定約束，在橋面上施加1000Mpa的壓力，求解橋體的變形和應(yīng)力，然后用ANSYS拓?fù)?/em>優(yōu)化工具對橋體優(yōu)化，得到體積為原來30%并且剛度最大的結(jié)構(gòu)。
【案例分析】
如案例描述過程，首先對實體模型結(jié)構(gòu)分析得到應(yīng)力和位移，然后用ANSYS拓?fù)?/em>優(yōu)化對結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化，最后對優(yōu)化后的結(jié)構(gòu)做驗證分析。
【案例過程】
1）打開ANSYS WORKBENCH打開WORKBENCH建立靜力學(xué)分析系統(tǒng)，將單位改為Kg，mm，s系列。
展開 【Ansys線上直播回看】Ansys 增材制造和拓?fù)?/em>優(yōu)化 2020 R2 新功能介紹
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隨著增材制造以及拓?fù)?/em>優(yōu)化概念日益深入人心，其應(yīng)用也愈發(fā)復(fù)雜。Ansys 2020 R2拓?fù)?/em>優(yōu)化和增材制造相關(guān)的新功能也與時俱進，為您更復(fù)雜的設(shè)計和更高精尖的研發(fā)提供軟件保證。
此次網(wǎng)絡(luò)直播吸引了眾多觀眾在線觀看，在會后我們也陸續(xù)收到在線觀眾以及其他用戶前來詢問，在此附上本場網(wǎng)絡(luò)直播錄播內(nèi)容，供大家回看學(xué)習(xí)。
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誠摯邀請 | Ansys年度盛會即將拉開帷幕！
『2020 Ansys Innovation大會』即將于2020年9月17日-18日舉辦，這是Ansys傾力打造的全國CAE行業(yè)最具影響力的年度盛會，旨在為企業(yè)高管、工程師、研發(fā)和制造等專業(yè)人士打造一個交流仿真經(jīng)驗、了解前沿工程技術(shù)和工程仿真變革趨勢的優(yōu)質(zhì)平臺。為了讓廣大觀眾能夠安全且便捷地參會，本次大會將全程采取線上虛擬發(fā)布的形式，無需繁瑣的出行，成功報名后即可免費參加！大會官方網(wǎng)站現(xiàn)已正式上線，更多大會相關(guān)內(nèi)容都可在這一站式獲取，為獲得更好的虛擬體驗，建議大家前往電腦端瀏覽站點。
Ansys Innovation大會官方網(wǎng)站鏈接：https://aic2020.ansys.com.cn/
（請將此鏈接復(fù)制至電腦端打開以獲得最佳線上體驗）
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展開 ANSYS | 讀懂?dāng)?shù)字孿生生態(tài)系統(tǒng)和仿真的關(guān)系（二）
來源于：ANSYS官網(wǎng)
ANSYS Workbench的拓?fù)?/em>優(yōu)化分析
在實際工程中有很多關(guān)于拓?fù)?/em>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?fù)?/em>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?fù)?/em>優(yōu)化。
1.建立模型
2.建立靜力學(xué)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?fù)?/em>優(yōu)化后的結(jié)果。
6.建立拓?fù)?/em>優(yōu)化模塊
注意：拓?fù)?/em>優(yōu)化模塊與靜力學(xué)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?fù)?/em>求解
9.拓?fù)?/em>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(xué)，點擊Updata選項，再次進入新的靜力學(xué)中的Geomtry中，默認(rèn)為打開SCDM。
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ANSYS 拓?fù)?/em>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?fù)?/em>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?fù)?/em>優(yōu)化的結(jié)果
ANSYS與AGI締結(jié)聯(lián)合技術(shù)合作關(guān)系
我們致力于在AGI新一代仿真中簡化ANSYS組件模型的使用，從而支持我們雙方在太空、航空、陸地和海洋領(lǐng)域的共同客戶。”
關(guān)于AGI
Analytical Graphics公司（AGI）可為航空航天和國家安全領(lǐng)域的設(shè)計、研發(fā)和運營任務(wù)提供商業(yè)軟件。AGI軟件用戶涵蓋全球5萬多工程師、操作人員和分析人員，能夠避免重復(fù)成本，消除低效性，降低未經(jīng)驗證的工具造成的風(fēng)險。如欲了解更多信息，敬請訪問： agi.com
基于 ANSYS WORKBENCH 2023R1拓?fù)?/em>優(yōu)化 ￥50
基于2023ANSYS WORKBENCH拓?fù)?/em>優(yōu)化
圓柱體拓?fù)?/em>優(yōu)化。
載荷邊界條件
靜力分析結(jié)果
拓?fù)?/em>優(yōu)化邊界條件
拓?fù)?/em>優(yōu)化結(jié)果
如何采用Ansys Workbench對結(jié)構(gòu)進行拓?fù)?/em>優(yōu)化分析
在ansys workbench中拓?fù)?/em>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?fù)?/em>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?fù)?/em>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(xué)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
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