ansys拓?fù)涞男螤畹陌咐?/h1> 發(fā)動機(jī)缸體缸蓋的快速形狀及拓?fù)?/em>優(yōu)化 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 淺析結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法：拓?fù)?/em>、形狀、形貌、自由尺寸、尺寸 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。 展開 完全掌握workbench結(jié)構(gòu)拓?fù)?/em>優(yōu)化（形狀優(yōu)化） ￥5 微信 leslie_wj
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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) ANSYS中不同形狀的波函數(shù)書寫方法 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） 
CAESES與ANSYS耦合形狀優(yōu)化 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。
關(guān)注微信公眾號“天洑CAE技術(shù)源”了解更多相關(guān)資訊 展開 Ansys | 基于熱效應(yīng)的形狀記憶合金脊柱間隔器仿真分析 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)。定義形狀記憶合金的材料屬性（表 1）。
表 1. 脊柱間隔器材料屬性
2、導(dǎo)入幾何模型。脊柱間隔器植入物的幾何形狀如圖 1 所示。由于對稱性，僅創(chuàng)建1/4 模型。在ANSYS Mechanical 中對幾何體進(jìn)行網(wǎng)格劃分。
圖 1. 四分之一間隔器幾何模型示意圖
3、定義分析設(shè)置和邊界條件。共創(chuàng)建六個分析步。
3.1 第一步，在剛性板上施加-3.375mm 的位移以壓縮脊柱間隔器；第二步開始時，移除位移，使間隔器可以自由變形。
3.2 從第三步開始施加熱載荷，溫度從23.85℃ 升高到 37.85℃。在此期間，由于未發(fā)生相變，間隔器的形狀保持不變。第四步，溫度從 37.85℃ 升高到 50.85℃，由于此步中未發(fā)生主要的相變，計算再次快速收斂。第五步，溫度升高到 51.85℃，收斂速度變慢，大部分形狀恢復(fù)發(fā)生在此步中。第六步，將溫度冷卻至 37.85℃，間隔器的形狀保持不變。
圖 2. 溫度條件示意圖
4、運(yùn)行仿真。不同溫度下間隔器的變形和應(yīng)力云圖如圖3所示。
圖 3. 展開 在ANSYS中以CAESES進(jìn)行形狀優(yōu)化 此外，我們落實(shí)了二維幾何與拓?fù)?/em>共享之間的工作流。
現(xiàn)在，公司正在向現(xiàn)有客戶發(fā)送插件，以便能將其應(yīng)用到各種工作流和應(yīng)用程序中。接下來CAESES軟件將被放置在ANSYS的應(yīng)用商店中，此后可在ANSYS Workbench的用戶界面中直接安裝。深入了解請訪問天洑官網(wǎng)，聯(lián)系我們。
關(guān)于CAESES
CAESES軟件是一款針對仿真工程師的具有獨(dú)特CAD功能的自動優(yōu)化軟件。用戶可以在仿真軟件中連接CAESES，也可以在CAESES中連接仿真軟件。
CAESES軟件的側(cè)重點(diǎn)是為待模擬及魯棒性變化的幾何模型提供更快更全面的設(shè)計研究以及形狀優(yōu)化功能。CAESES模型的設(shè)計變量可以通過CAESES的GUI或者批處理腳本文件進(jìn)行控制，該功能在新的CAESES-ANSYS應(yīng)用中同樣可以實(shí)現(xiàn)。更多相關(guān)信息，請關(guān)注天洑網(wǎng)站：http://www.njtf.cn/。
CAESES全球用戶群 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(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)?/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(jìn)行了重新設(shè)計并再次進(jìn)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(diǎn)（具有最大應(yīng)力的區(qū)域）的網(wǎng)格細(xì)化進(jìn)行了細(xì)化，直到兩個相鄰節(jié)點(diǎn)之間的應(yīng)力值差小于 10%。
對目標(biāo)點(diǎn)的第一次優(yōu)化已實(shí)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 在本研究中，我們采用了四種建模方法進(jìn)行比較分析，包括傳統(tǒng)有限元法、拓?fù)?/em>優(yōu)化有限元法、等效固體有限元法和拓?fù)?/em>優(yōu)化等效固體有限元法。通過對比分析，我們得出結(jié)論：拓?fù)?/em>優(yōu)化等效固體有限元法在建模精度、計算效率等方面表現(xiàn)最優(yōu)，是一種較為可靠的建模方法。因此，在后續(xù)的工程化數(shù)模建立過程中，我們選擇了拓?fù)?/em>優(yōu)化等效固體有限元法進(jìn)行建模。
6 模型建立
為了進(jìn)行基于ANSYS的汽車轉(zhuǎn)向節(jié)拓?fù)?/em>優(yōu)化仿真分析，首先需要建立汽車轉(zhuǎn)向節(jié)的3D模型。模型的建立過程包括模型的幾何約束的設(shè)置和網(wǎng)格劃分的內(nèi)容。
6.1 汽車轉(zhuǎn)向節(jié)的3D模型建立
6.1.1 模型建立軟件選擇
為了建立汽車轉(zhuǎn)向節(jié)的3D模型，我們可以選擇一些專業(yè)的建模軟件，如Pro/E、Solidworks、CATIA等。這里我們選擇使用Solidworks進(jìn)行模型建立。
6.1.2 模型建立過程
汽車轉(zhuǎn)向節(jié)的3D模型建立過程如下：
(1）選擇合適的建模方式：在Solidworks中，可以選擇不同的建模方式，如基于特征的建模、直接建模等。根據(jù)需要選擇合適的建模方式。
(2）進(jìn)行幾何約束設(shè)置：在進(jìn)行建模之前，需要先對模型進(jìn)行幾何約束設(shè)置，保證模型的幾何形狀符合設(shè)計要求。
(3）進(jìn)行模型建立：按照設(shè)計要求進(jìn)行模型的建立。在建立過程中，需要注意模型的尺寸和形狀，以及模型的結(jié)構(gòu)和材料等因素。其3D模型圖大致如下圖2:
圖1 汽車轉(zhuǎn)向3D模型圖
6.2 模型的幾何約束的設(shè)置
在建立汽車轉(zhuǎn)向節(jié)的3D模型之前，需要對模型進(jìn)行幾何約束設(shè)置，以保證模型的幾何形狀符合設(shè)計要求。幾何約束可以分為兩類：點(diǎn)約束和面約束。點(diǎn)約束用于限制模型中的點(diǎn)的位置，而面約束則用于限制模型中的面的位置和形狀。
在進(jìn)行幾何約束設(shè)置時，需要考慮模型的設(shè)計要求和功能要求，以保證模型的幾何形狀符合實(shí)際需要。 展開 Ansys | 基于熱效應(yīng)的形狀記憶合金脊柱間隔器仿真分析 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)。定義形狀記憶合金的材料屬性（表 1）。
表 1. 脊柱間隔器材料屬性
2、導(dǎo)入幾何模型。脊柱間隔器植入物的幾何形狀如圖 1 所示。由于對稱性，僅創(chuàng)建1/4 模型。在ANSYS Mechanical 中對幾何體進(jìn)行網(wǎng)格劃分。
圖 1. 四分之一間隔器幾何模型示意圖
3、定義分析設(shè)置和邊界條件。共創(chuàng)建六個分析步。
3.1 第一步，在剛性板上施加-3.375mm 的位移以壓縮脊柱間隔器；第二步開始時，移除位移，使間隔器可以自由變形。
3.2 從第三步開始施加熱載荷，溫度從23.85℃ 升高到 37.85℃。在此期間，由于未發(fā)生相變，間隔器的形狀保持不變。第四步，溫度從 37.85℃ 升高到 50.85℃，由于此步中未發(fā)生主要的相變，計算再次快速收斂。第五步，溫度升高到 51.85℃，收斂速度變慢，大部分形狀恢復(fù)發(fā)生在此步中。第六步，將溫度冷卻至 37.85℃，間隔器的形狀保持不變。
圖 2. 溫度條件示意圖
4、運(yùn)行仿真。不同溫度下間隔器的變形和應(yīng)力云圖如圖3所示。
圖 3. 展開 ANSYS拓?fù)?/em>優(yōu)化 拓?fù)?/em>優(yōu)化是指形狀優(yōu)化，有時也稱為外型優(yōu)化。 拓?fù)?/em>優(yōu)化的目標(biāo)是尋找承受單載荷或多載荷的物體的最佳材料分配方案。這種方案在拓?fù)?/em>優(yōu)化中表現(xiàn)為“最大剛度”設(shè)計。與傳統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計不同的是，拓?fù)?/em>優(yōu)化不需要給出參數(shù)和優(yōu)化變量的定義。目標(biāo)函數(shù)、狀態(tài)變量和設(shè)計變量（參見“優(yōu)化設(shè)計”一章）都是預(yù)定義好的。用戶只需要給出結(jié)構(gòu)的參數(shù)（材料特性、模型、載荷等）和要省去的材料百分比。給每個有限元的單元賦予內(nèi)部偽密度來實(shí)現(xiàn)。這些偽密度PLNSOL，TOPO命令來繪出。拓?fù)?/em>優(yōu)化的目標(biāo)——目標(biāo)函數(shù)——是在滿足結(jié)構(gòu)的約束（V）情況下減少結(jié)構(gòu)的變形能。減小結(jié)構(gòu)的變形能相當(dāng)于提高結(jié)構(gòu)的剛度。這個技術(shù)通過使用設(shè)計變量。
結(jié)構(gòu)拓?fù)?/em>優(yōu)化的基本思想是將尋求結(jié)構(gòu)的最優(yōu)拓?fù)?/em>問題轉(zhuǎn)化為在給定的設(shè)計區(qū)域內(nèi)尋求最優(yōu)材料分布的問題。通過拓?fù)?/em>優(yōu)化分析，設(shè)計人員可以全面了解產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和功能特征，可以有針對性地對總體結(jié)構(gòu)和具體結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計。特別在產(chǎn)品設(shè)計初期，僅憑經(jīng)驗(yàn)和想象進(jìn)行零部件的設(shè)計是不夠的。只有在適當(dāng)?shù)募s束條件下，充分利用拓?fù)?/em>優(yōu)化技術(shù)進(jìn)行分析，并結(jié)合豐富的設(shè)計經(jīng)驗(yàn)，才能設(shè)計出滿足最佳技術(shù)條件和工藝條件的產(chǎn)品。連續(xù)體結(jié)構(gòu)拓?fù)?/em>優(yōu)化的最大優(yōu)點(diǎn)是能在不知道結(jié)構(gòu)拓?fù)湫螤?/em>的前提下，根據(jù)已知邊界條件和載荷條件確定出較合理的結(jié)構(gòu)形式，它不涉及具體結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計，但可以提出最佳設(shè)計方案。拓?fù)?/em>優(yōu)化技術(shù)可以為設(shè)計人員提供全新的設(shè)計和最優(yōu)的材料分布方案。拓?fù)?/em>優(yōu)化基于概念設(shè)計的思想，作為結(jié)果的設(shè)計空間需要被反饋給設(shè)計人員并做出適當(dāng)?shù)男薷摹Ｗ顑?yōu)的設(shè)計往往比概念設(shè)計的方案結(jié)構(gòu)更輕，而性能更佳。經(jīng)過設(shè)計人員修改過的設(shè)計方案可以再經(jīng)過形狀和尺寸優(yōu)化得到更好的方案。 展開 
拓?fù)?/em>優(yōu)化(ANSYS) 拓?fù)?/em>優(yōu)化 【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 『點(diǎn)擊觀看直播回放』
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(jìn)，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。
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『或點(diǎn)擊此處進(jìn)入報名通道』
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(yàn)、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(fèi)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(yàn)，建議大家前往電腦端瀏覽站點(diǎn)。
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(yàn)）
『或點(diǎn)擊此處進(jìn)入報名通道』 展開 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(jìn)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(jìn)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(shí)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中的ASUB命令——通過已存在面的形狀生成一個面 由已存在面的2、4、6、7角點(diǎn)重新生成一個面
則生成的面如圖1所示
圖1 ASUB命令的操作結(jié)果
4.參考資料
ANSYS HELP 15.0 ansys拓?fù)涞男螤畹南嚓P(guān)專題、標(biāo)簽、搜索
發(fā)動機(jī)缸體缸蓋的快速形狀及拓?fù)?/em>優(yōu)化
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 淺析結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法：拓?fù)?/em>、形狀、形貌、自由尺寸、尺寸
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。
展開 完全掌握workbench結(jié)構(gòu)拓?fù)?/em>優(yōu)化（形狀優(yōu)化） ￥5
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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)
ANSYS中不同形狀的波函數(shù)書寫方法
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）
CAESES與ANSYS耦合形狀優(yōu)化
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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展開 Ansys | 基于熱效應(yīng)的形狀記憶合金脊柱間隔器仿真分析
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)。定義形狀記憶合金的材料屬性（表 1）。
表 1. 脊柱間隔器材料屬性
2、導(dǎo)入幾何模型。脊柱間隔器植入物的幾何形狀如圖 1 所示。由于對稱性，僅創(chuàng)建1/4 模型。在ANSYS Mechanical 中對幾何體進(jìn)行網(wǎng)格劃分。
圖 1. 四分之一間隔器幾何模型示意圖
3、定義分析設(shè)置和邊界條件。共創(chuàng)建六個分析步。
3.1 第一步，在剛性板上施加-3.375mm 的位移以壓縮脊柱間隔器；第二步開始時，移除位移，使間隔器可以自由變形。
3.2 從第三步開始施加熱載荷，溫度從23.85℃ 升高到 37.85℃。在此期間，由于未發(fā)生相變，間隔器的形狀保持不變。第四步，溫度從 37.85℃ 升高到 50.85℃，由于此步中未發(fā)生主要的相變，計算再次快速收斂。第五步，溫度升高到 51.85℃，收斂速度變慢，大部分形狀恢復(fù)發(fā)生在此步中。第六步，將溫度冷卻至 37.85℃，間隔器的形狀保持不變。
圖 2. 溫度條件示意圖
4、運(yùn)行仿真。不同溫度下間隔器的變形和應(yīng)力云圖如圖3所示。
圖 3.
展開 在ANSYS中以CAESES進(jìn)行形狀優(yōu)化
此外，我們落實(shí)了二維幾何與拓?fù)?/em>共享之間的工作流。
現(xiàn)在，公司正在向現(xiàn)有客戶發(fā)送插件，以便能將其應(yīng)用到各種工作流和應(yīng)用程序中。接下來CAESES軟件將被放置在ANSYS的應(yīng)用商店中，此后可在ANSYS Workbench的用戶界面中直接安裝。深入了解請訪問天洑官網(wǎng)，聯(lián)系我們。
關(guān)于CAESES
CAESES軟件是一款針對仿真工程師的具有獨(dú)特CAD功能的自動優(yōu)化軟件。用戶可以在仿真軟件中連接CAESES，也可以在CAESES中連接仿真軟件。
CAESES軟件的側(cè)重點(diǎn)是為待模擬及魯棒性變化的幾何模型提供更快更全面的設(shè)計研究以及形狀優(yōu)化功能。CAESES模型的設(shè)計變量可以通過CAESES的GUI或者批處理腳本文件進(jìn)行控制，該功能在新的CAESES-ANSYS應(yīng)用中同樣可以實(shí)現(xiàn)。更多相關(guān)信息，請關(guān)注天洑網(wǎng)站：http://www.njtf.cn/。
CAESES全球用戶群
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(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)?/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(jìn)行了重新設(shè)計并再次進(jìn)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(diǎn)（具有最大應(yīng)力的區(qū)域）的網(wǎng)格細(xì)化進(jìn)行了細(xì)化，直到兩個相鄰節(jié)點(diǎn)之間的應(yīng)力值差小于 10%。
對目標(biāo)點(diǎn)的第一次優(yōu)化已實(shí)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
在本研究中，我們采用了四種建模方法進(jìn)行比較分析，包括傳統(tǒng)有限元法、拓?fù)?/em>優(yōu)化有限元法、等效固體有限元法和拓?fù)?/em>優(yōu)化等效固體有限元法。通過對比分析，我們得出結(jié)論：拓?fù)?/em>優(yōu)化等效固體有限元法在建模精度、計算效率等方面表現(xiàn)最優(yōu)，是一種較為可靠的建模方法。因此，在后續(xù)的工程化數(shù)模建立過程中，我們選擇了拓?fù)?/em>優(yōu)化等效固體有限元法進(jìn)行建模。
6 模型建立
為了進(jìn)行基于ANSYS的汽車轉(zhuǎn)向節(jié)拓?fù)?/em>優(yōu)化仿真分析，首先需要建立汽車轉(zhuǎn)向節(jié)的3D模型。模型的建立過程包括模型的幾何約束的設(shè)置和網(wǎng)格劃分的內(nèi)容。
6.1 汽車轉(zhuǎn)向節(jié)的3D模型建立
6.1.1 模型建立軟件選擇
為了建立汽車轉(zhuǎn)向節(jié)的3D模型，我們可以選擇一些專業(yè)的建模軟件，如Pro/E、Solidworks、CATIA等。這里我們選擇使用Solidworks進(jìn)行模型建立。
6.1.2 模型建立過程
汽車轉(zhuǎn)向節(jié)的3D模型建立過程如下：
(1）選擇合適的建模方式：在Solidworks中，可以選擇不同的建模方式，如基于特征的建模、直接建模等。根據(jù)需要選擇合適的建模方式。
(2）進(jìn)行幾何約束設(shè)置：在進(jìn)行建模之前，需要先對模型進(jìn)行幾何約束設(shè)置，保證模型的幾何形狀符合設(shè)計要求。
(3）進(jìn)行模型建立：按照設(shè)計要求進(jìn)行模型的建立。在建立過程中，需要注意模型的尺寸和形狀，以及模型的結(jié)構(gòu)和材料等因素。其3D模型圖大致如下圖2:
圖1 汽車轉(zhuǎn)向3D模型圖
6.2 模型的幾何約束的設(shè)置
在建立汽車轉(zhuǎn)向節(jié)的3D模型之前，需要對模型進(jìn)行幾何約束設(shè)置，以保證模型的幾何形狀符合設(shè)計要求。幾何約束可以分為兩類：點(diǎn)約束和面約束。點(diǎn)約束用于限制模型中的點(diǎn)的位置，而面約束則用于限制模型中的面的位置和形狀。
在進(jìn)行幾何約束設(shè)置時，需要考慮模型的設(shè)計要求和功能要求，以保證模型的幾何形狀符合實(shí)際需要。
展開 Ansys | 基于熱效應(yīng)的形狀記憶合金脊柱間隔器仿真分析
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)。定義形狀記憶合金的材料屬性（表 1）。
表 1. 脊柱間隔器材料屬性
2、導(dǎo)入幾何模型。脊柱間隔器植入物的幾何形狀如圖 1 所示。由于對稱性，僅創(chuàng)建1/4 模型。在ANSYS Mechanical 中對幾何體進(jìn)行網(wǎng)格劃分。
圖 1. 四分之一間隔器幾何模型示意圖
3、定義分析設(shè)置和邊界條件。共創(chuàng)建六個分析步。
3.1 第一步，在剛性板上施加-3.375mm 的位移以壓縮脊柱間隔器；第二步開始時，移除位移，使間隔器可以自由變形。
3.2 從第三步開始施加熱載荷，溫度從23.85℃ 升高到 37.85℃。在此期間，由于未發(fā)生相變，間隔器的形狀保持不變。第四步，溫度從 37.85℃ 升高到 50.85℃，由于此步中未發(fā)生主要的相變，計算再次快速收斂。第五步，溫度升高到 51.85℃，收斂速度變慢，大部分形狀恢復(fù)發(fā)生在此步中。第六步，將溫度冷卻至 37.85℃，間隔器的形狀保持不變。
圖 2. 溫度條件示意圖
4、運(yùn)行仿真。不同溫度下間隔器的變形和應(yīng)力云圖如圖3所示。
圖 3.
展開 ANSYS拓?fù)?/em>優(yōu)化
拓?fù)?/em>優(yōu)化是指形狀優(yōu)化，有時也稱為外型優(yōu)化。 拓?fù)?/em>優(yōu)化的目標(biāo)是尋找承受單載荷或多載荷的物體的最佳材料分配方案。這種方案在拓?fù)?/em>優(yōu)化中表現(xiàn)為“最大剛度”設(shè)計。與傳統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計不同的是，拓?fù)?/em>優(yōu)化不需要給出參數(shù)和優(yōu)化變量的定義。目標(biāo)函數(shù)、狀態(tài)變量和設(shè)計變量（參見“優(yōu)化設(shè)計”一章）都是預(yù)定義好的。用戶只需要給出結(jié)構(gòu)的參數(shù)（材料特性、模型、載荷等）和要省去的材料百分比。給每個有限元的單元賦予內(nèi)部偽密度來實(shí)現(xiàn)。這些偽密度PLNSOL，TOPO命令來繪出。拓?fù)?/em>優(yōu)化的目標(biāo)——目標(biāo)函數(shù)——是在滿足結(jié)構(gòu)的約束（V）情況下減少結(jié)構(gòu)的變形能。減小結(jié)構(gòu)的變形能相當(dāng)于提高結(jié)構(gòu)的剛度。這個技術(shù)通過使用設(shè)計變量。
結(jié)構(gòu)拓?fù)?/em>優(yōu)化的基本思想是將尋求結(jié)構(gòu)的最優(yōu)拓?fù)?/em>問題轉(zhuǎn)化為在給定的設(shè)計區(qū)域內(nèi)尋求最優(yōu)材料分布的問題。通過拓?fù)?/em>優(yōu)化分析，設(shè)計人員可以全面了解產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和功能特征，可以有針對性地對總體結(jié)構(gòu)和具體結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計。特別在產(chǎn)品設(shè)計初期，僅憑經(jīng)驗(yàn)和想象進(jìn)行零部件的設(shè)計是不夠的。只有在適當(dāng)?shù)募s束條件下，充分利用拓?fù)?/em>優(yōu)化技術(shù)進(jìn)行分析，并結(jié)合豐富的設(shè)計經(jīng)驗(yàn)，才能設(shè)計出滿足最佳技術(shù)條件和工藝條件的產(chǎn)品。連續(xù)體結(jié)構(gòu)拓?fù)?/em>優(yōu)化的最大優(yōu)點(diǎn)是能在不知道結(jié)構(gòu)拓?fù)湫螤?/em>的前提下，根據(jù)已知邊界條件和載荷條件確定出較合理的結(jié)構(gòu)形式，它不涉及具體結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計，但可以提出最佳設(shè)計方案。拓?fù)?/em>優(yōu)化技術(shù)可以為設(shè)計人員提供全新的設(shè)計和最優(yōu)的材料分布方案。拓?fù)?/em>優(yōu)化基于概念設(shè)計的思想，作為結(jié)果的設(shè)計空間需要被反饋給設(shè)計人員并做出適當(dāng)?shù)男薷摹Ｗ顑?yōu)的設(shè)計往往比概念設(shè)計的方案結(jié)構(gòu)更輕，而性能更佳。經(jīng)過設(shè)計人員修改過的設(shè)計方案可以再經(jīng)過形狀和尺寸優(yōu)化得到更好的方案。
展開 拓?fù)?/em>優(yōu)化(ANSYS)
拓?fù)?/em>優(yōu)化
【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
『點(diǎn)擊觀看直播回放』
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(jìn)，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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『或點(diǎn)擊此處進(jìn)入報名通道』
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(yàn)、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(fèi)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(yàn)，建議大家前往電腦端瀏覽站點(diǎn)。
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(yàn)）
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展開 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(jìn)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(jìn)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(shí)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中的ASUB命令——通過已存在面的形狀生成一個面
由已存在面的2、4、6、7角點(diǎn)重新生成一個面
則生成的面如圖1所示
圖1 ASUB命令的操作結(jié)果
4.參考資料
ANSYS HELP 15.0
