ansys葉片結構優化的案例
4/26 Ansys電子散熱風扇葉片優化
時間
2022年4月26日（周二）16:00-17:00
費用
免費
講師簡介
周小俠|Ansys
Ansys中國CPS團隊高級應用工程師。負責芯片封裝系統相關產品的支持和研究工作。本碩就讀于電子科技大學電磁場專業。先后就職于長虹、CST China，摩托羅拉和思科，分別從事雷達天線設計、電磁場仿真軟件支持、基站PA設計和交換機EMC仿真工作。
點擊報名：https://v.ansys.com.cn/Live/ywUPKq4G?source=jishulink
4/21 Ansys電子散熱風扇葉片優化
內容簡介
本課程將通過實際案例介紹Ansys Turbosystem產品在電子散熱風扇方面的優化功能。針對不同類型的散熱風扇，Ansys提供基于OptiSLang的參數化葉型優化方法和基于Fluent的無參伴隨求解優化方法，用戶可通過本次視頻課程了解這2種方法的基本使用流程和適合的風扇類型，初步掌握它們的核心方法和操作步驟。
時間
2022年4月21日（周四）16:00-17:00
費用
免費
講師簡介
姚翔|Ansys
獲北京航空航天大學飛行器動力專業學士及碩士學位；2019加入Ansys中國負責旋轉機械軟件產品的售前技術支持及咨詢工作。
展開 Ansys Workbench中拓撲優化后結構力學特性之可視化 | 結構優化新功能
產品概念設計初期，單純的憑借經驗以及想象對零部件進行設計往往是不夠的，在適當約束條件下，如果能充分利用“拓撲優化技術”進行分析，并結合豐富的產品設計經驗，可以設計出更能滿足產品結構技術方案、工藝要求以及更質輕質優的產品。
拓撲優化（topology optimization）是一種根據給定的負載情況、約束條件和性能指標，在給定的區域內對材料分布進行優化的數學方法，將區域離散成足夠多的子區域，借助FEM分析技術按照指定的優化策略、約束準則、目標等從這些區域中刪除一定數量單元，用保留下來的單元描述結構的最優拓撲，發揮系統材料最大利用率。拓撲優化后，通常需要對其產生的結果模型進行設計驗證，完全復制拓撲優化前的邊界條件進行仿真計算。
以往版本需要在WorkBench中添加后續分析模塊去驗證優化后的模型。拓撲優化后的仿真計算設計驗證過程如下圖所示。先在拓撲結果中生成光順平滑的 STL 模型后，再在 Workbench 中通過“Transfer to Design Validation System”將優化結果傳遞至驗證系統，系統自動生成位于拓撲優化系統上游的相同類型的Mechanical系統，并繼承之前的全部計算載荷和約束。創建該驗證工作流程，分為四步，在創建的驗證系統中去劃分網格運行計算及查看設計結果。
前面版本雖然可以比較方便地把優化后的模型導入到新的靜力學結構仿真中，進行優化模型的驗證，但2022R1版本新增擁有了更便捷的功能，可以直接在結構優化系統中查看優化后的力學特性，即允許用戶直觀可視化最終設計的結果（變形、應力、特征值模態等），更方便快速檢查和驗證力學行為。
展開 ANSYS結構優化模塊的形貌優化 ￥50
ANSYS Workbench 形貌優化主要是針對薄殼結構的強度，改變其表面形貌，如凸起，加強等。
原模型
整體變形為0.87mm。
質量約束為100%
形貌優化后，同質量下，整體變形為0.12mm，結構剛度明顯提升。
ANSYS結構優化模塊的形貌優化功能實例
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背景
ANSYS 2022R1的結構優化模塊提供如下優化功能。
1）拓撲優化-基于密度；
2）拓撲優化-基于水平集；
3）柵格法；
4）形狀優化；
5）拓撲優化-混合密度法(公測版)
ANSYS 2023R1的結構優化模塊提供如下優化功能。
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 ANSYS結構拓撲優化設計
本文用ANSYS軟件對某客車車身進行靜態有限元分析。在此基礎上，采用均勻化方法，以車架總柔度為目標函數，以體積作為約束條件，對幾種工況下的車頂進行了拓撲優化設計。探討了拓撲優化設計過程中，基本模型建立、優化區域選擇、優化過程控制及優化結果分析與應用等問題。實現了拓撲優化在汽車結構的初始設計過程中的應用
ANSYS結構拓撲優化設計.doc
基于MATLAB 與ANSYS 的結構優化設計
4 結論
MATLAB 遺傳算法工具箱具有很強的優化功能，且其操作簡單、直觀，而ANSYS 又是通用大型有限元分析軟件。本文充分利用了二者的優勢，實現了MATLAB 與ANSYS 的數據傳遞和調用，對一典型鋼框架結構進行了優化設計，驗證了該方法的可行性。但從分析精度來看，基于MATLAB與ANSYS 的混合遺傳算法要優于零階方法和一階方法。然而，從分析成本來看，混合遺傳算法的分析成本要遠遠的高于零階方法和一階方法，這是由于MATLAB 與ANSYS 的數據傳遞是間接的，每次循環過程計算機都要進行相應文件的讀取與寫入操作，占用了大部分的分析時間。因此，將該方法應用于大型結構的優化設計還需要進一步的探索與驗證。
展開 如何采用Ansys Workbench對結構進行拓撲優化分析
在ansys workbench中拓撲優化分析流程如下所示。
以下圖所示結構為例，演示拓撲優化分析的過程，優化條件如下：
最大應力小于1000PSI；質量去除50%；結構材料為結構鋼；結構承受750psi的內壓，兩端的安裝孔固定約束。
拓撲優化的邊界條件設置如下，設置對應的優化區域，載荷約束條件區域為非優化區域，設置最大應力和去除質量的約束條件。
優化前后的結果對比，優化后材料質量取出來42%
基于SCDM模塊，對優化后的片面模型進行幾何處理，并將模型一鍵轉為為實體模型，進行優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。
驗證前后的結果對比如下所示，初始模型的變形為0.00032in，優化后模型的變形為0.00061，初始模型的最大應力為8208psi，優化后模型的最大應力為9636psi，滿足優化要求。
文章來源：cae仿真之家
展開 Ansys復合材料結構分析總結（優化篇）
與傳統材料相比，復合材料具有可設計性，復合材料結構的多層次性為復合材料及其結構設計帶來了極大的靈活性，復合材料的力學性能和機械性能，都可按照結構的使用要求和環境條件要求，通過組分材料的選擇匹配、鋪層設計及界面控制等材料設計手段，最大限度的達到預期目的，以滿足工程設備的使用性能，因此，在工程實踐中對復合材料結構進行優化設計有很重要的現實意義，下面以我所研究的復合材料壓力容器為例，將復合材料結構優化以及在ANSYS下的實現過程給大家作一個介紹。
1． 問題描述
本文所涉及的復合材料壓力容器是帶有金屬內膽外纏碳纖維增強復合材料的復合容器，優化問題是：以金屬內膽壁厚、復合材料各纏繞層厚度和纏繞角為設計變量，在滿足壓力容器強度（金屬內膽層和復合材料層均滿足強度要求）和重量要求的條件下，使壓力容器的剛度最大。
2． 優化模型
根據纖維增強復合材料特性，壓力容器環向纏繞復合材料有利于提高容器剛度，軸向平鋪復合材料有利于提高容器剛度，因此，模型采用3種纏繞角的方案，即靠近金屬內膽為環向（90度）纏繞，中間為纏繞，外部為軸向平鋪（0度），以各層的厚度（金屬層和三層復合材料）和中間纏繞層的角度為優化參數，在壓力容器強度約束的條件下，以壓力容器一階固有頻率為優化目標。其數學模型如下：
其中，f為復合材料壓力容器的一階固有頻率，s1和s2分別為金屬內膽的安全系數和各復合材料層的強度比，通過有限元程序求得，為中間層復合材料纏繞角，h1 、h2 和h3分別為金屬內膽厚度、90度纏繞層厚度和度纏繞層厚度，H為h1 、h2 和h3的極限值，當總厚度確定后，0度纏繞層厚度由h1 、h2 、h3及總厚度確定，c為復合容器重量，c0為全壓力容器重量上限。
3．
展開 基于Ansys Topology Optimization的連桿結構拓撲優化簡例
基于Ansys Topology Optimization的連桿結構拓撲優化簡例
本文僅作為Ansys Topology Optimization的一個簡易案例應用，切勿輕易用于工程實踐與論文撰寫。
歡迎大家轉載、點贊、留言，這是我寫文章的動力。
本文為作者原創案例，轉載請注明出處和作者技術鄰筆名：CAE夢想很偉大
業務咨詢鏈接：http://www.yqgqt.org.cn/b/280
拓撲優化(topology optimization)，是指一種根據給定的負載情況、約束條件和性能指標，在給定的區域內對材料分布進行優化的數學方法。
拓撲優化的研究領域主要分為連續體拓撲優化和離散結構拓撲優化。不論哪個領域，都要依賴于有限元方法。連續體拓撲優化是把優化空間的材料離散成有限個單元(殼單元或者體單元)，離散結構拓撲優化是在設計空間內建立一個由有限個梁單元組成的基結構，然后根據算法確定設計空間內單元的去留，保留下來的單元即構成最終的拓撲方案，從而實現拓撲優化。
目前，連續體拓撲優化的研究已經較為成熟，其中變密度法已經被應用到商用優化軟件中，其中最著名的是美國Altair公司Hyperworks系列軟件中的Optistruct和德國Fe-design公司的Tosca等。前者能夠采用Hypermesh作為前處理器，在各大行業內都得到較多的應用;后者最開始只集中于優化設計，支持所有主流求解器，以及前后處理，操作十分簡單可以利用已熟悉的CAE軟件來進行前處理加載，而后利用TOSCA進行優化十分方便。近年來和Ansa聯盟，開發了基于Ansa的前處理器，并開發了TOSCA GUI界面，以及ansys workbench當中ACT的插件，可以直接在workbench當中進行拓撲優化仿真。
展開 
分享 fortran調用ansys做桁架結構優化例子
調用ANSYS做結構分析
result=SYSTEMQQ('C:\Ansys81\v81\ANSYS\bin\intel\ANSYS81 -b -p &
& ane3fl -i E:\ANSYSOBJECT\truss.txt -o E:\ANSYSOBJECT\trussanswer.txt')
fileid=10
open(fileid,file=filename1) !從ansys寫出的文件中讀入數據(應力和求得的重量)
read(fileid,*) sig1,sig2,W
close(fileid)
ww(k)=w
u1(i)=sig1/xu
u2(i)=sig2/xu
if ( u1(i)>=u2(i) ) then !判斷最大應力
umax=u1(i)
else
umax=u2(i)
end if
!射線步
x1(i+1)=umax*x1(i)
x2(i+1)=umax*x2(i)
u1(i+1)=u1(i)/umax !求出新的應力比
u2(i+1)=u2(i)/umax
!調整步
x1(i+2)=u1(i+1)*x1(i+1)
x2(i+2)=u2(i+1)*x2(i+1)
xx1=x1(i+2)/(500.0*1.414)
xx2=x2(i+2)/(500.0*1.414)
fileid=20
open(fileid,file=filename2) !
展開 橋梁索結構底層原理與對應軟件實操--ANSYS斜拉橋索力優化
我們根據目前設計研究中常用的索力優化方法，提煉出橋梁索結構底層原理與對應軟件實操教程，旨在為同行直觀了解當前斜拉橋索力優化研究進展并學習相關理論基礎。教程結合Midas Civil與Ansys APDL兩套商業有限元軟件介紹索結構底層原理與基礎模型的對應關系，最后根據具體的實際案例，基于Ansys給出三種索力自動優化算法，并利用生死單元功能對實例模型進行施工流程模擬，確定各階段張拉索力，我們會講解算法核心部分的每一行命令流，命令流也會完整的給到大家。
本教程分為兩個部分
第一部分（理論部分）——4課時
第二部分（實例部分）——3課時
第一部分為理論基礎部分，詳細介紹橋梁索結構底層原理與軟件的對應關系。課程重點講解了斜拉橋配重計算原理、實用法、最小彎曲能量法、零位移法的本質原理和手算、軟件對比。拆解Midas civil的體內力、體外力、未閉合配合力、施工激活幾大黑箱內部結構，徹底將Midas內部算法與索結構原理進行一一對應。用多個Ansys apdl基礎模型對Ansys的索力張拉方式、生死單元原理、非線性不收斂、零桿剛度遷移問題、斜拉橋施工合龍關鍵參數的計算進行了清晰的講解。利用Midas civil和Ansys apdl對比講解無應力狀態法的根本原理。
理論部分展示
第二部分結合一實際工程，利用Ansys的參數編譯能力，對該斜拉橋分別采用位移目標優化；彎矩目標優化；索力目標優化三種自動優化算法，得到成橋狀態的最優索力，如下圖所示。最后基于無應力狀態法，采用生死單元功能對本模型進行施工流程模擬，確定各階段張拉索力，以及確定合龍過程的壓重和溫度，達到理想成橋內力狀態。
展開 Ansys Zemax | 內窺鏡物鏡系統初始結構的優化提升（上）
因此，在優化時可以設置不同的操作數對系統的成像質量進行優化。本文中的內窺鏡物鏡系統選用的評判標準為 MTF曲線，并且需考慮的優化/限制的條件還包括封裝要求、圓錐系數、畸變值、相對照度等，本文在其中選取了幾個影響較大的對象進行討論。
在 OpticStudio 中打開文章附件，該文件展示了一個已經設計得到的內窺鏡物鏡系統初始結構。點擊設置-結構-編輯器，打開多重結構編輯器，可以看到系統包含了三個結構，它們之間的主要區別是系統的物距不同，分別為 8 mm、15.584 mm和 80 mm。在內窺鏡設計中用到多重結構，是考慮到內窺鏡的實際使用情況。通常內窺鏡物鏡可能會在不同的距離對物體進行觀察，而不是只在一個特定的距離上，所以我們希望它在不同物距下都能有較好的成像質量，因此需要設置多重結構對系統進行分析。
點擊 2D 視圖，在工具欄的紅色框選項中可選取查看不同結構的布局圖：
選取結構1（即1/3）可得到如下所示的內窺鏡物鏡視圖：
系統由五片透鏡組成，全視場角為70度，波長選用可見光波段，參考波長為d光，等效焦距為 1.496 mm，系統總長為 7.16mm。我們可以從 2D 視圖和鏡頭數據編輯器中，看到絕大多數與封裝相關的參數，比如元件厚度、元件機械半直徑、元件之間的厚度比等。從這個模型的 2D 視圖中可以看出，第3和第4個透鏡之間非常靠近，對應在鏡頭數據編輯器中兩個透鏡之間的距離為 0.052mm，的確是一個非常小的數值。為了便于實際的生產制造，我們可以在優化時將各個元件之間的距離控制在 0.1mm 以上。第11個面的厚度也小于0.1mm，但這個物鏡系統可能還要被耦合到后續的中繼系統中，因此在這里不對它進行優化。
展開 ANSYS Mechanical拓撲優化功能在結構設計中的應用
圖2 施加約束與載荷
5.3 拓撲優化設置
根據需要設置拓撲優化的各個選項，主要包括：
a)優化目標/優化區域：圓筒外表面；
b)排除區域/非優化區域：靜力分析中施加載荷及約束的位置；
c)優化約束條件：最大等效應力小于10000psi；質量不少于現結構的50%；
d)優化目標函數：結構質量。
圖3 拓撲優化設置
5.4 拓撲優化后的結構
拓撲優化后的結構如下圖所示，在結果顯示中可以看到，相對于原結構保留了58%的質量。將優化后的模型使用SCDM打開，可以清楚的看到優化后的結構。
圖4 拓撲優化后結果
5.5 拓撲優化后結果分析驗證
ANSYS中可以實現直接將優化后結果導入新的分析中，進行優化后的結構分析，驗證優化后結構是否滿足要求，如下圖所示。
圖5 優化后結構分析流程
下圖中左側為優化前模型的計算結果，右側為優化后模型的計算結果，通過對比可以發現，優化后結構等效應力滿足要求。
圖6 優化前后應力與位移結果對比
6 ANSYS Mechanical拓撲優化功能的優勢
ANSYS Mechanical R18.0 提供新的基于物理設計優化技術，針對結構領域的新拓撲優化系統，可以實現如下功能：
a)連接到Static Structural or Modal 模塊；
b)定義優化目標和約束；
c)發現優化后的幾何模型；
d)檢查優化后的幾何模型。
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