ansys拓撲優化
關注創建者：王靖雯 創建時間：2023-04-12
ansys拓撲優化的視頻教程
Ansys拓撲優化系列
用ANSYS對自行車車架拓撲優化Topology Optimization。 1.需要先進行優化區域切分。靜態分析。拓撲優化分析設置。拓撲密度。 2.SpaceClaim光順化處理，拓撲優化結果驗證。
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基于ANSYS的拓撲優化實例
基于ANSYS的拓撲優化實例 圖示一個承載的彈性梁。梁兩端固定，承受兩個載荷工況。梁的一個面是用一號單元劃分的，用于拓撲優化，另一個面是用二號單元劃分的，不作優化。最后的形狀是單元1的體積減少50%。
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ansys拓撲優化的實例教程
拓撲優化在工程設計中，常用于機械結構概念設計和輕量化設計，ANSYS通用有限元分析軟件提供了強大的拓撲優化功能，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，當地稱做“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，由著名匠師李春設計建造，距今已有1400多年的歷史，是當今世界上現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晶，開創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，雖然經過無數次洪水沖擊、風吹雨打、冰雪風霜的侵蝕和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，橋寬9.6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力，然后用ANSYS拓撲優化工具對橋體優化，得到體積為原來30%并且剛度最大的結構。
【案例分析】
如案例描述過程，首先對實體模型結構分析得到應力和位移，然后用ANSYS拓撲優化對結構進行優化，最后對優化后的結構做驗證分析。
【案例過程】
1）打開ANSYS WORKBENCH打開WORKBENCH建立靜力學分析系統，將單位改為Kg，mm，s系列。
展開 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
ANSYS Workbench 拓撲優化新功能案例分享
作者：大龍貓 fwz0703@163.com
ANSYS最新版的拓撲優化功能又有了新的進步，設置的條件選項方法的不同，導致的結果的不同，下面查看其中幾個案例導致的不同形狀結果
1.約束中的subtype設置為housing
設置方法如圖所示，選擇類型housing即可，下方選擇相應的保留面，如圖所示。
模型中端蓋的孔收到側向力的作用，固定底面的螺釘孔，優化的結果可以看到默認為中間鏤空的方式，而如果選擇內表面不去除就可以得到完整的內表面模型。
另外一個模型為中間圓孔收到旋轉扭矩的作用，還有向下的壓力，固定底面四個角的位置，得到的結果如圖所示，根據實際情況控制中間鏤空或者填充
2.約束中的subtype設置為pull out direction，選項為stamping
設置方法如圖所示，選擇類型為stamping即可，下方選擇pull out的方向，如圖所示。
模型的約束條件同上，得到的結果如圖所示。四個側面出現凹陷，但是保留內部的圓弧面
3.約束中的subtype設置為pull out direction，選項為no-hole
設置方法如圖所示，選擇類型為no-hole即可，下方選擇方向，如圖所示。
模型的約束條件為三個個螺釘孔固定，優化的結果可以看到默認的為中間鏤空的效果，而添加去除孔的效果后其中間用薄平面填充
4.約束中的subtype設置為圓周對稱方式，選項為4個
設置方法如圖所示，選擇類型cyclic Repetition即可，下方選擇方向和中心軸的方向，如圖所示。
展開 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。
展開 采用拓撲優化可在保證結構強度基本不變的前提下使原有結構質量降低，實現輕量化設計，亦可使結構的剛度進一步提高，解決傳統方法對于質量降低和剛度提高之間的矛盾。同時，拓撲優化可為設計工程師的創新性設計提供參考，令設計人員腦洞大開。另外，因質量得到降低，所以結構的一階固有頻率也會有所提高，可以有效改善振動噪音問題。
下面具體介紹使用ANSYS Workbench進行拓撲優化的流程和分析步驟：
1.拓撲優化分析流程
首先建立靜力學分析（或模態分析），然后進行拓撲優化，最后進行設計驗證，如圖1所示。
圖1 ANSYS Workbench拓撲優化分析流程
2.ANSYS Workbench拓撲優化分析步驟
2.1、建立拓撲優化分析模塊
從Workbench界面左側工具欄中雙擊靜力學分析模塊（或模態分析模塊），然后將拓撲優化分析模塊拖至靜力學分析模塊（或模態分析模塊）“solution”項，見圖2。
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Ansys Mechanical 拓撲優化仿真解決方案；2. 輕量化結構設計案例分析。
概述
汽車控制臂（Control Arm）是懸架系統的關鍵部件，其核心作用是將車輪與車架連接，并在車輛行駛過程中承受并傳遞來自車輪的多方向力和力矩。拓撲優化的目標是在給定的設計空間、材料和工況下，找到材料的最優分布，使結構在滿足多種性能要求（如剛度、強度、頻率）的同時，實現輕量化。
“多工況加權柔度響應”指的是將結構在多種不同載荷工況下的柔度（Compliance） 進行加權求和，作為拓撲優化的目標函數或約束條件
關鍵詞：COMSOL；U形渡槽；拓撲優化；流固耦合
【模型信息】U形過水斷面半徑和設計水深為3m，斷面二維效果圖如下。
圖1 U形渡槽過水斷面
【荷載&邊界設置】耦合接口選擇層流和固體力學，耦合類型為結構上的流體荷載，設置水流速為0.1m/s，在渡槽底面固結。
圖2 流固耦合類型設置
【優化目標函數設置】
今日16:00，Ansys官方『Ansys 結構輕量化優化設計解決方案及案例分析』介紹Ansys Mechanical拓撲優化仿真解決方案，以及輕量化結構設計的工程案例分析，感興趣的下滑預約學習??
時間：5月12日（星期二），16:00-17:00
內容簡介：
1.
Ansys Mechanical 拓撲優化仿真解決方案；2. 輕量化結構設計案例分析。
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5/13 | Ansys高校系列專題：方程式賽車的智能化仿真設計
主題簡介：1.
Ansys Mechanical 拓撲優化仿真解決方案 </p><p>2.輕量化結構設計案例分析</p><p><strong>掃碼立即報名</strong></p><p class="ql-align-center"><strong>(web: </strong><a href="https://s.jishulink.com/ITgmwV" rel="noopener noreferrer
概述：
本案例介紹了在 GoPro 相機上進行諧波分析的流程。GoPro 相機在實際工況載荷作用下，極易受到低頻振動影響，因此檢測并規避共振引發的零部件損傷風險至關重要。本文完整展示了 GoPro 相機諧響應分析的操作流程，并闡明了增加阻尼對結構受激振動特性的影響規律。
目標：
1、理解在 ANSYS 中進行諧波分析的工作流程；
2、加深對共振與阻尼原理的理解，并掌握二者在工程實際中的應用方法
關鍵詞：Abaqus；拱橋；拓撲優化；三維有限元
拓撲優化適合用于對不確定結構進行最優設計。一方面，此方法的靈活性要優于其他方法，因為它支持將任意形狀輸出作為結果。另一方面，結果并非總是直接可行。因此，拓撲優化常用在最初階段，方便指導后續設計。
實際操作時，我們將人為定義一個密度函數，幾何內各點處的值介于 0 和 1 之間。在結構力學仿真中，我們希望最大化梁的剛度。在結構力學問題中，最大化剛度等同于最小化柔度
概要
在光學系統中選擇最優玻璃材料時，Conrady d-D以及模型玻璃等傳統的玻璃選擇方法提供的幫助有限。本文介紹了如何使用玻璃替換方法進行直接玻璃優化，以及在考慮玻璃的可用性、成本及耐候性等因素時，如何進一步嚴格挑選玻璃。
簡介
玻璃替換方法是OpticStudio中選擇玻璃最有效的方法。玻璃替換方法可直接修改玻璃類型，然后重新優化系統，以確定新的玻璃是否是更好的設計方案。
ANSYS結構優化模塊的形貌優化3個月前
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
