ansys拓?fù)涞男螤?/h1> 關(guān)注 創(chuàng)建者：王靖雯 創(chuàng)建時間：2023-03-08
ansys拓?fù)涞男螤畹囊曨l教程
HyperMesh_四面體幾何的建立_對號形狀拓?fù)?/em>關(guān)系構(gòu)建_六面體網(wǎng)格的劃分Multi Solids
四面體幾何的創(chuàng)建； 拓?fù)?/em>關(guān)系構(gòu)建方法； 對四面體進(jìn)行六面體網(wǎng)格劃分。
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HyperMesh_圓球幾何體建立_銅錢形狀拓?fù)?/em>關(guān)系構(gòu)建_六面體網(wǎng)格劃分Multi Solids
本期內(nèi)容講解一種利用銅錢拓?fù)?/em>關(guān)系為球體創(chuàng)建六面體網(wǎng)格的方法。
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Ansys拓?fù)?/em>優(yōu)化系列
5.在Ansys軟件優(yōu)化分析設(shè)置中，可施加制造約束和設(shè)計約束，以獲得更符合工程實(shí)際的優(yōu)化結(jié)果。討論幾種常見的制造約束。 6.1.光順化后的體結(jié)構(gòu)導(dǎo)出，另存為我們熟悉的中間格式，如.x_t，STL，stp等。 6.2.添加制造約束的拓?fù)?/em>優(yōu)化結(jié)果驗(yàn)證。 6.3.參照光順化結(jié)構(gòu)，用切除法，把坯料切成光順化結(jié)構(gòu)的形狀。
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ansys拓?fù)涞男螤畹膶?shí)例教程
此外，客戶希望同時進(jìn)行形狀優(yōu)化和拓?fù)?/em>優(yōu)化，以提高材料利用率。同時，可以針對缸體上的筋作進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計和拓?fù)?/em>優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)動力總成的剛度和彎曲模態(tài)的優(yōu)化方案。
解決方案
由于時間至關(guān)重要，DEP團(tuán)隊(duì)采用了“極簡設(shè)計方法”應(yīng)用于該項(xiàng)目。極簡設(shè)計方法包括將設(shè)計更改盡可能減少，同時需要驗(yàn)證工藝制造可行性。
形狀優(yōu)化：
形狀優(yōu)化包括以下步驟：
對初始輸入模型進(jìn)行NVH，疲勞分析；
利用Meshworks建立參數(shù)化模型，獲取最優(yōu)的重量以及和初始方案一致的性能；
經(jīng)過和制造團(tuán)隊(duì)的討論，得到可行的設(shè)計修改空間；例如，合理的壁厚，翻邊厚度，筋的厚度，凸臺高度等；
將參數(shù)化的變量值修改為合理范圍，以達(dá)到所有的目標(biāo)值；
所有的分析如下：
缸體疲勞分析；
缸孔變形分析；
NVH分析 – 動力總成彎曲模態(tài)，偏移，以及附件加速度和噪聲分析。
拓?fù)?/em>優(yōu)化
用MeshWorks快捷的在缸體上直接增加筋或刪除筋，以及創(chuàng)建包絡(luò)拓?fù)?/em>空間
CAD-Morpher
可以依據(jù)網(wǎng)格的變形結(jié)果，將原始CAD數(shù)據(jù)進(jìn)行100%的變形，這個結(jié)果是可以直接導(dǎo)出為CAD軟件可識別的格式，例如parasolid格式。
結(jié)果
重量降低10%，同時各項(xiàng)性能指標(biāo)全部滿足設(shè)計要求。
展開 拓?fù)?/em>優(yōu)化：拓?fù)?/em>優(yōu)化是一種在設(shè)計中尋找最佳材料分布的方法。
它通過改變材料在結(jié)構(gòu)中的分布，以最小化結(jié)構(gòu)的質(zhì)量（或體積分?jǐn)?shù)）并滿足特定的性能要求。在汽車輕量化中，拓?fù)?/em>優(yōu)化可以用來確定哪些部分需要加強(qiáng)，哪些部分可以減輕以降低整體重量，同時保持結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度。
形狀優(yōu)化：形狀優(yōu)化關(guān)注的是在給定的幾何形狀內(nèi)，調(diào)整結(jié)構(gòu)的形狀以優(yōu)化性能。這可能涉及到改變零部件的曲率、截面形狀或其他幾何參數(shù)。在汽車輕量化中，形狀優(yōu)化可以用來改進(jìn)零部件的空氣動力性能、減少空氣阻力或改善碰撞安全性。
形貌優(yōu)化：形貌優(yōu)化通常與曲面設(shè)計相關(guān)，它著重于調(diào)整曲面的形狀以滿足特定的外觀、空氣動力性能或其他要求。在汽車設(shè)計中，形貌優(yōu)化可以用來打造更具吸引力的外觀，同時確保空氣動力學(xué)效率。
自由尺寸優(yōu)化：自由尺寸優(yōu)化是一種更靈活的方法，它允許在優(yōu)化過程中改變零部件的尺寸和形狀，而不受固定的幾何約束。這種方法通常需要高級的優(yōu)化算法來找到最佳解決方案。在汽車輕量化中，自由尺寸優(yōu)化可以用來創(chuàng)造創(chuàng)新的設(shè)計，以滿足復(fù)雜的性能目標(biāo)。
尺寸優(yōu)化：尺寸優(yōu)化涉及到優(yōu)化零部件的尺寸（厚度），以滿足性能要求。這可以包括增加或減小零部件的尺寸，以改善強(qiáng)度、剛度、耐久性等方面的性能。在汽車輕量化中，尺寸優(yōu)化可以幫助設(shè)計更輕、更緊湊的零部件。
拓?fù)?/em>優(yōu)化通常是優(yōu)化的第一個階段，因?yàn)樗_定了結(jié)構(gòu)中哪些部分需要被優(yōu)化。形狀優(yōu)化通常在拓?fù)?/em>優(yōu)化之后進(jìn)行。拓?fù)?/em>優(yōu)化確定了哪些區(qū)域需要被優(yōu)化，而形狀優(yōu)化則在這些區(qū)域內(nèi)進(jìn)行形狀的調(diào)整。形貌優(yōu)化通常是在形狀優(yōu)化之后進(jìn)行的。
形狀優(yōu)化確定了結(jié)構(gòu)的內(nèi)部幾何形狀，而形貌優(yōu)化則在這個基礎(chǔ)上進(jìn)行外部形貌的調(diào)整。尺寸優(yōu)化可以在拓?fù)?/em>優(yōu)化和形狀優(yōu)化這兩個階段之間或之后進(jìn)行。自由尺寸優(yōu)化可以在其他優(yōu)化方法可以在優(yōu)化過程中的任何時候進(jìn)行。
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workbench結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計可以分為兩類：拓?fù)?/em>優(yōu)化（形狀優(yōu)化）和參數(shù)優(yōu)化。
本文內(nèi)容：
workbench拓?fù)?/em>優(yōu)化實(shí)例詳解
下文目錄：
一：建模
二：加載
三：拓?fù)?/em>優(yōu)化
四：總結(jié)
以下為excel的圖像表達(dá)
函數(shù).zip
作者文章.7z
作者：范文哲（fwz0703@163.com，公眾號：CAE_ANSYS）
在ANSYS中進(jìn)行形狀優(yōu)化
為了能夠在ANSYS Workbench中實(shí)現(xiàn)CAESES動態(tài)變化，您需要在ANSYS Workbench中安裝CAESES的ANSYS APP（ACT擴(kuò)展）。并通過CAESES組件更新并下載“.fsc”文件。幾何模型輸出并加載到ANSYS Workbench中之后，會自動使用在CAESES中選擇的文件格式。
在ANSYS Workbench中的CAESES組件更新后，其幾何設(shè)計變量會自動顯示在參數(shù)設(shè)置中。之后，就可手動或是通過優(yōu)化工具（ANSYS的內(nèi)置策略、optiSLang等）來改變這些變量參數(shù)設(shè)計得到新方案。
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ansys拓?fù)涞男螤畹淖钚聝?nèi)容
形狀記憶合金（SMA）能夠在發(fā)生大變形后不產(chǎn)生殘余應(yīng)變（偽彈性），并且可以通過溫度變化從大變形中恢復(fù)（形狀記憶效應(yīng)）。偽彈性和形狀記憶效應(yīng)使其特別適用于航空航天、生物醫(yī)學(xué)和結(jié)構(gòu)工程等領(lǐng)域。本仿真模擬了將形狀記憶合金用作脊柱間隔器的過程。
目標(biāo)
熟悉形狀記憶合金
理解考慮熱效應(yīng)的形狀記憶合金建模流程
建模步驟
1. 在 ANSYS Workbench 中創(chuàng)建靜力結(jié)構(gòu)系統(tǒng)
形狀記憶合金（SMA）能夠在發(fā)生大變形后不產(chǎn)生殘余應(yīng)變（偽彈性），并且可以通過溫度變化從大變形中恢復(fù)（形狀記憶效應(yīng)）。偽彈性和形狀記憶效應(yīng)使其特別適用于航空航天、生物醫(yī)學(xué)和結(jié)構(gòu)工程等領(lǐng)域。本仿真模擬了將形狀記憶合金用作脊柱間隔器的過程。
目標(biāo)
熟悉形狀記憶合金
理解考慮熱效應(yīng)的形狀記憶合金建模流程
建模步驟
1. 在 ANSYS Workbench 中創(chuàng)建靜力結(jié)構(gòu)系統(tǒng)
拓?fù)鋬?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)鋬?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(jìn)行了分析，以獲得最大變形、最大應(yīng)力（關(guān)注點(diǎn)）和最小安全系數(shù)。
作為第 2 步，實(shí)施了結(jié)構(gòu)（拓?fù)洌﹥?yōu)化分析以降低材料密度。
最后一步
拓?fù)鋬?yōu)化：拓?fù)鋬?yōu)化是一種在設(shè)計中尋找最佳材料分布的方法。
它通過改變材料在結(jié)構(gòu)中的分布，以最小化結(jié)構(gòu)的質(zhì)量（或體積分?jǐn)?shù)）并滿足特定的性能要求。在汽車輕量化中，拓?fù)鋬?yōu)化可以用來確定哪些部分需要加強(qiáng)，哪些部分可以減輕以降低整體重量，同時保持結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度。
形狀優(yōu)化：形狀優(yōu)化關(guān)注的是在給定的幾何形狀內(nèi)，調(diào)整結(jié)構(gòu)的形狀以優(yōu)化性能。這可能涉及到改變零部件的曲率、截面形狀或其他幾何參數(shù)。在汽車輕量化中
基于2023ANSYS WORKBENCH拓?fù)鋬?yōu)化
圓柱體拓?fù)鋬?yōu)化。
載荷邊界條件
靜力分析結(jié)果
拓?fù)鋬?yōu)化邊界條件
拓?fù)鋬?yōu)化結(jié)果
摘 要：本研究基于ANSYS軟件，針對汽車轉(zhuǎn)向節(jié)的拓?fù)浣Y(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)鋬?yōu)化目標(biāo)函數(shù)，通過比較不同拓?fù)鋬?yōu)化結(jié)果的區(qū)別和優(yōu)劣勢，選取了最優(yōu)的拓?fù)鋬?yōu)化建模方法。隨后，根據(jù)拓?fù)鋬?yōu)化結(jié)果，建立了工程化結(jié)構(gòu)數(shù)模。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在所建立的多目標(biāo)拓?fù)鋬?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)浣Y(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(shí)際工程應(yīng)用提供參考
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?yàn)榉莾?yōu)化區(qū)域，設(shè)置最大應(yīng)力和去除質(zhì)量的約束條件
產(chǎn)品概念設(shè)計初期，單純的憑借經(jīng)驗(yàn)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(yàn)，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
背景
客戶是一家北美領(lǐng)先的汽車制造商
客戶希望能在氣缸蓋和缸體上嘗試做減重修改。該項(xiàng)目的交付期限很短，客戶希望在性能目標(biāo)達(dá)到的前提下，從各個部件中實(shí)現(xiàn)合理的減重目標(biāo)。此外，客戶希望同時進(jìn)行形狀優(yōu)化和拓?fù)鋬?yōu)化，以提高材料利用率。同時，可以針對缸體上的筋作進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計和拓?fù)鋬?yōu)化，實(shí)現(xiàn)動力總成的剛度和彎曲模態(tài)的優(yōu)化方案。
解決方案
ANSYS Workbench 拓?fù)鋬?yōu)化新功能案例分享
作者：大龍貓 fwz0703@163.com
ANSYS最新版的拓?fù)鋬?yōu)化功能又有了新的進(jìn)步，設(shè)置的條件選項(xiàng)方法的不同，導(dǎo)致的結(jié)果的不同，下面查看其中幾個案例導(dǎo)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。
