ansys框架結(jié)構(gòu)優(yōu)化
關(guān)注創(chuàng)建者：王靖雯 創(chuàng)建時間：2023-03-07
ansys框架結(jié)構(gòu)優(yōu)化的視頻教程
ANSYS-WorkBench基礎(chǔ)教程 基于子模型的三通管焊縫處結(jié)構(gòu)優(yōu)化
本課程以石化/水利行業(yè)常見的三通管為例，首先以殼單元對三通管進(jìn)行分析，通過構(gòu)建子模型（Shell-Solid）的方式，針對三通管焊縫處，建立細(xì)致的三維模型，解決焊縫處存在的奇異性問題，對三通管焊縫處進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化。
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ansys框架結(jié)構(gòu)優(yōu)化的實例教程
卡車氫系統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)有限元分析及優(yōu)化
引言
氫燃料系統(tǒng)是中型卡車的動力總成，固定于車架上。目前國內(nèi)對于一般車型的設(shè)計及強(qiáng)度校核，還是依靠經(jīng)典的材料力學(xué)、彈性力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)的經(jīng)驗公式。傳統(tǒng)的分析設(shè)計方法，具有一定的局限性，使得動力總成的更新?lián)Q代的速度較慢。因此設(shè)計中不可避免地造成動力總成各部分強(qiáng)度分配不合理現(xiàn)象，使得整個設(shè)計成本較高，達(dá)不到優(yōu)化設(shè)計的目的。隨著有限元技術(shù)的推廣及計算機(jī)軟硬件的發(fā)展，汽車行業(yè)已將CAE技術(shù)用于汽車整體設(shè)計與研究，為設(shè)計人員提供了可靠的計算工具。
1 氫系統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)建模
1.1 結(jié)構(gòu)特點
此氫燃料系統(tǒng)結(jié)構(gòu)位于駕駛室后面，其結(jié)構(gòu)采用型鋼貫穿式的結(jié)構(gòu)，使得氫燃料系統(tǒng)結(jié)構(gòu)沒有應(yīng)力集中點，受力基本均勻分布。由于氫燃料系統(tǒng)內(nèi)部采用“2+1”氣瓶的布置方式，整車重心降低，提高了整車運(yùn)行的穩(wěn)定性。
1.2模型的簡化及建立流程
1.2.1 模型簡化
此氫燃料系統(tǒng)結(jié)構(gòu)大多采用型鋼與槽鋼等，各梁之間主要通過焊接的方式固定。采用殼單元(SHELL)，對幾何體結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡化。采用化繁為簡、化曲為直的方法。
1.2.2 建模流程
1）根據(jù)工程圖紙，利用三維軟件Solid works建模，導(dǎo)入到Hyper mesh分析軟件中。
2）采用梁的截面形狀定義系統(tǒng)結(jié)構(gòu)型鋼的參數(shù)，將氫系統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)劃分為氣瓶支架、電堆支架、散熱器支架。下圖是輕量化分析流程：
圖1 CAE分析流程圖
1.3 材料選擇
根據(jù)物流車車身設(shè)計規(guī)范，氫系統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)骨架要依據(jù)GB/T3273-1989，因此系統(tǒng)結(jié)構(gòu)材料主要選擇Q235A與QSte700。
展開 很多高性能復(fù)雜裝備以及大型建筑物的外部結(jié)構(gòu)或關(guān)鍵構(gòu)件均為異形曲面上的薄殼結(jié)構(gòu)（如飛行器的筒殼機(jī)身、潛航器的尖/鈍錐艙頭、汽車車身、建筑結(jié)構(gòu)的雙曲拋物面殼頂?shù)龋２捎脗鹘y(tǒng)方法基于三維實體單元對上述結(jié)構(gòu)進(jìn)行拓?fù)?em>優(yōu)化設(shè)計存在設(shè)計變量數(shù)目大，分析結(jié)果精度不足等問題。更重要的是由于三維實體單元難以精確表示殼體曲面幾何，會導(dǎo)致異形曲面上的拓?fù)?em>優(yōu)化結(jié)果很難與CAD系統(tǒng)直接連接。因此，為解決復(fù)雜異形曲面上薄殼結(jié)構(gòu)拓?fù)?em>優(yōu)化這一具有廣泛工程應(yīng)用背景的重要問題，仍需發(fā)展更有效的方法。
最近，大連理工大學(xué)郭旭教授團(tuán)隊基于前期所提出的顯式拓?fù)?em>優(yōu)化新框架，在大連理工大學(xué)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的SiPESC大型有限元分析平臺上利用Python腳本語言，結(jié)合該平臺結(jié)構(gòu)有限元開放接口的集成化二次開發(fā)技術(shù)，實現(xiàn)了基于可動變形組件（MMC）的異形曲面殼體顯式拓?fù)?em>優(yōu)化。由于在MMC方法中異形曲面、組件基元均可用非均勻有理B樣條顯式描述，保證了優(yōu)化結(jié)果可直接導(dǎo)入CAD系統(tǒng)而無需任何后處理。該工作充分發(fā)揮了SiPESC平臺的強(qiáng)大分析能力與全級別開放性，實現(xiàn)了MMC算法與平臺功能的完美集成，構(gòu)建了具有完全自主版權(quán)的新型高效拓?fù)?em>優(yōu)化計算模塊。該項技術(shù)具有很強(qiáng)的工程實用性，在航空航天、交通運(yùn)載等領(lǐng)域重大裝備結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計中有良好應(yīng)用前景。
展開 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(jìn)行設(shè)計往往是不夠的，在適當(dāng)約束條件下，如果能充分利用“拓?fù)?em>優(yōu)化技術(shù)”進(jìn)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?fù)?em>優(yōu)化（topology optimization）是一種根據(jù)給定的負(fù)載情況、約束條件和性能指標(biāo)，在給定的區(qū)域內(nèi)對材料分布進(jìn)行優(yōu)化的數(shù)學(xué)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(zhǔn)則、目標(biāo)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?fù)洌l(fā)揮系統(tǒng)材料最大利用率。拓?fù)?em>優(yōu)化后，通常需要對其產(chǎn)生的結(jié)果模型進(jìn)行設(shè)計驗證，完全復(fù)制拓?fù)?em>優(yōu)化前的邊界條件進(jìn)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?fù)?em>優(yōu)化后的仿真計算設(shè)計驗證過程如下圖所示。先在拓?fù)浣Y(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?fù)?em>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(yùn)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(dǎo)入到新的靜力學(xué)結(jié)構(gòu)仿真中，進(jìn)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(xué)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(xué)行為。
展開 FINISH
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展開 主要闡述了地震波選波的一些關(guān)鍵點，如何根據(jù)設(shè)計反應(yīng)譜人工生成地震波，ANSYS讀入地震波的方法以及計算結(jié)果的輸出方法以及其他的一些相關(guān)技巧。
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ansys框架結(jié)構(gòu)優(yōu)化的最新內(nèi)容
今日16:00，Ansys官方『Ansys 結(jié)構(gòu)輕量化優(yōu)化設(shè)計解決方案及案例分析』介紹Ansys Mechanical拓?fù)鋬?yōu)化仿真解決方案，以及輕量化結(jié)構(gòu)設(shè)計的工程案例分析，感興趣的下滑預(yù)約學(xué)習(xí)??
時間：5月12日（星期二），16:00-17:00
內(nèi)容簡介：
1. Ansys Mechanical 拓?fù)鋬?yōu)化仿真解決方案
2.輕量化結(jié)構(gòu)設(shè)計案例分析
講師：
<p class="ql-align-justify">Ansys 5月應(yīng)用系列線上研討會共10場，主題覆蓋AI+優(yōu)化、光學(xué)、電弧、熱管理、材料決策…等主題，希望幫助工程師深入掌握仿真能力的應(yīng)用價值，精彩內(nèi)容持續(xù)全年，歡迎大家報名參與！</p><p>歡迎加入直播交流聊，獲取專屬開播提醒、直播回放、直播PPT及完整日程實時更新，干貨不錯過！</p><p class="ql-align-center">
ANSYS Workbench 形貌優(yōu)化主要是針對薄殼結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，改變其表面形貌，如凸起，加強(qiáng)等。
原模型
整體變形為0.87mm。
質(zhì)量約束為100%
形貌優(yōu)化后，同質(zhì)量下，整體變形為
在ansys workbench中拓?fù)鋬?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)鋬?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)鋬?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
橋梁體系演變史上，索結(jié)構(gòu)貫穿始與終。對索結(jié)構(gòu)設(shè)計的掌握程度，也是區(qū)分橋梁工程師水平的一大關(guān)鍵，它是趁手的玩具，還是扎手的荊棘，關(guān)鍵在于對索結(jié)構(gòu)本質(zhì)的理解。
涉及索的三種主要橋梁結(jié)構(gòu)體系
斜拉橋效率高、跨越能力大，大家見的多、做的多，但是由多個三角幾何形成如此簡單造型的斜拉橋，在設(shè)計上卻帶給廣大工程師如此多的困惑，往往一點設(shè)計細(xì)節(jié)上的變化，就會帶來計算結(jié)果的震蕩，原本可行的方法突然失去了普適性
系統(tǒng)性能提升
根據(jù)上篇的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)分析，我們可以從四個方面對內(nèi)窺鏡物鏡系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化：元件間距、圓錐系數(shù)、MTF 值以及畸變值。點擊優(yōu)化-評價函數(shù)編輯器以設(shè)置具體的評價函數(shù)。（聯(lián)系我們獲取文章附件）
首先，用三個 CONF 操作數(shù)將評價函數(shù)編輯器分為三個部分，在第一個 CONF 操作數(shù)的結(jié)構(gòu)#一欄輸入1，即在此操作數(shù)后插入的后續(xù)操作數(shù)均用于對結(jié)構(gòu)1進(jìn)行優(yōu)化；在所有關(guān)于第一個結(jié)構(gòu)的操作數(shù)后
概述
本文分為內(nèi)窺鏡系統(tǒng)簡介、主要結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)分析、性能提升和總結(jié)五個部分，介紹了內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)，并討論了如何在 OpticStudio 中根據(jù)內(nèi)窺鏡物鏡系統(tǒng)的初始結(jié)構(gòu)進(jìn)行像差分析，以及如何對其進(jìn)行后續(xù)的優(yōu)化提升。(聯(lián)系我們獲取文章附件)
內(nèi)窺鏡系統(tǒng)簡介
內(nèi)窺鏡系統(tǒng)作為具有光學(xué)鏡頭、圖像傳感器、光源照明、機(jī)械裝置等多重組件的光學(xué)系統(tǒng)，一般來說可以分為醫(yī)用內(nèi)窺鏡和工業(yè)內(nèi)窺鏡
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(jìn)行設(shè)計往往是不夠的，在適當(dāng)約束條件下，如果能充分利用“拓?fù)鋬?yōu)化技術(shù)”進(jìn)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?fù)鋬?yōu)化（topology optimization）是一種根據(jù)給定的負(fù)載情況、約束條件和性能指標(biāo)，在給定的區(qū)域內(nèi)對材料分布進(jìn)行優(yōu)化的數(shù)學(xué)方法，將區(qū)域離散成足夠多的子區(qū)域
卡車氫系統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)有限元分析及優(yōu)化
引言
氫燃料系統(tǒng)是中型卡車的動力總成，固定于車架上。目前國內(nèi)對于一般車型的設(shè)計及強(qiáng)度校核，還是依靠經(jīng)典的材料力學(xué)、彈性力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)的經(jīng)驗公式。傳統(tǒng)的分析設(shè)計方法，具有一定的局限性，使得動力總成的更新?lián)Q代的速度較慢。因此設(shè)計中不可避免地造成動力總成各部分強(qiáng)度分配不合理現(xiàn)象
