optistruct拓?fù)?/h1> 關(guān)注 創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時間：2024-04-19
optistruct拓?fù)涞囊曨l教程
一個案例教會你怎么使用optistruct進(jìn)行拓?fù)?/em>優(yōu)化前后處理
汽車控制臂在某種工況下的單目標(biāo)拓?fù)?/em>優(yōu)化為例，講述在optistruct中是如何進(jìn)行拓?fù)?/em>優(yōu)化，從而滿足特定要求下汽車控制臂的概念設(shè)計。當(dāng)然你會發(fā)現(xiàn)每一種工況下拓?fù)?/em>優(yōu)化的結(jié)果不一樣，對應(yīng)的應(yīng)變能迭代曲線也會有所區(qū)別。本課程以其中一種工況為例進(jìn)行講解如何使用optistruct進(jìn)行拓?fù)?/em>優(yōu)化前后處理，其它工況依次類推。
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二維平面問題拓?fù)?/em>優(yōu)化
本課適合哪些人學(xué)習(xí)： 1、Optistruct拓?fù)?/em>優(yōu)化設(shè)計人員 2、理工科學(xué)生和老師 3、仿真工程師 4、結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計人員 5、結(jié)構(gòu)優(yōu)化人員 你會得到什么： 1、掌握多工況目標(biāo)函數(shù)的創(chuàng)建 2、學(xué)會拓?fù)?/em>優(yōu)化流程創(chuàng)建 3、優(yōu)化控制參數(shù)的調(diào)整
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Optistruct之拓?fù)?/em>優(yōu)化
主要介紹了簡單的拓?fù)?/em>優(yōu)化分析，最大/最小成員尺寸，對稱設(shè)置，拔模方向，擠壓成型設(shè)置。優(yōu)化的專業(yè)概念，能更好的理解優(yōu)化分析。
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optistruct拓?fù)涞膶?shí)例教程
將前端框架模型導(dǎo)入HyperMesh中，對其進(jìn)行分區(qū)處理，并劃分3D四面體網(wǎng)格，載荷工況、邊界條件等與Altair Inspire軟件設(shè)置一致，最后調(diào)用OptiStruct求解器，其拓?fù)?/em>優(yōu)化結(jié)果如圖3所示：
圖3 OptiStruct拓?fù)?/em>優(yōu)化結(jié)果
將Altair Inspire與OptiStruct拓?fù)?/em>優(yōu)化結(jié)果對比分析，如圖4所示：
圖4 Inspire and OptiStruct 拓?fù)?/em>優(yōu)化對比分析結(jié)果
由圖4可以看出，Altair Inspire與OptiStruct拓?fù)?/em>優(yōu)化結(jié)果是非常接近的，只是Altair Inspire分析結(jié)果中相比OptiStruct拓?fù)?/em>優(yōu)化結(jié)果少了兩個支撐筋，這可能是因?yàn)樵贠ptiStuct中采用多工況拓?fù)?/em>優(yōu)化，并對多工況分別進(jìn)行相應(yīng)目標(biāo)值約束（比如位移目標(biāo)控制約束、固有頻率目標(biāo)控制約束），最后采用的是總體積百分比最小進(jìn)行目標(biāo)值。
結(jié)論：
1、時間：Altair Inspire從導(dǎo)入網(wǎng)格到得到拓?fù)?/em>優(yōu)化分析結(jié)果，總時間接近2小時（這與厚度約束最小尺寸有關(guān)，最小厚度越小，分析時間越長），而OptiStruct拓?fù)?/em>優(yōu)化從導(dǎo)入網(wǎng)格到得到拓?fù)?/em>優(yōu)化分析結(jié)果，大約需要2～3天時間，因此，二者的優(yōu)化分析時間差距是非常明顯的。
2、精度：Altair Inspire與OptiStruct拓?fù)?/em>優(yōu)化結(jié)果是非常接近的，因此，Altair Inspire無網(wǎng)格拓?fù)?/em>優(yōu)化的精度是可以保證的。
3、操作性：Altair Inspire為中文界面，操作更為人性化，通俗易懂；而OptiStruct操作相對較為復(fù)雜。
展開 行業(yè)：航空航天
挑戰(zhàn)：如何降低零部件的重量
Altair 解決方案：利用 OptiStruct 進(jìn)行拓?fù)?/em>優(yōu)化
優(yōu)點(diǎn)：節(jié)省了 64%的材料 ；減少應(yīng)力的同時提升強(qiáng)度 ； 大幅度降低成本
背景介紹
金屬的疊層制造 （Additive Layer Manufacturing, ALM）是在飛機(jī)結(jié)構(gòu)研發(fā)早期 階段使用的一種零件加工的新型技術(shù)。ALM的優(yōu)勢體現(xiàn)在生產(chǎn)部件的設(shè)計靈活性、較 低的材料浪費(fèi)、低生產(chǎn)成本等，尤其針對那些難以加工的硬質(zhì)材料。
設(shè)計靈活性使得ALM成為拓?fù)?/em>優(yōu)化的完美應(yīng)用。在應(yīng)用時，拓?fù)?/em>優(yōu)化的形狀可以 被保持，最終的質(zhì)量和結(jié)構(gòu)屬性也更加接近那些優(yōu)化得到的形狀。
EADS創(chuàng)新中心在TSB的資助下，與工業(yè)界和學(xué)術(shù)界共同合作進(jìn)行AVLAM項目的 開發(fā)，來探索能否為航空航天業(yè)制造出優(yōu)化的ALM零件，達(dá)到技術(shù)和商業(yè)的可行性。 作為試驗(yàn)，他們使用了HyperWorks的拓?fù)?/em>優(yōu)化工具OptiStruct軟件，來為空客A320的 零件進(jìn)行優(yōu)化，進(jìn)而推廣應(yīng)用于其它的航空結(jié)構(gòu)。
圖 1：空客A320 原機(jī)艙鉸鏈支架（后）優(yōu)化設(shè)計ALM制造后形狀（前）
挑戰(zhàn)
ALM 是一種新興的制造技術(shù)，它基于相對靈活的設(shè)計約束限制，通過優(yōu)化設(shè)計達(dá) 到顯著降低零件重量的目標(biāo)。
ALM 制造的成本獨(dú)立于零件的復(fù)雜度，所以這是一個良性循環(huán)，即通過優(yōu)化設(shè)計 節(jié)省了零件的材料用量，從而降低成本。
展開 摘要
本課題利用Altair-OptiStruct拓?fù)?/em>優(yōu)化分析軟件對兒童座椅內(nèi)部金屬結(jié)構(gòu)件進(jìn)行輕量化設(shè)計研究，優(yōu)化后結(jié)構(gòu)布局更合理且質(zhì)量減輕30%，旨在探索了一種結(jié)構(gòu)優(yōu)化合理設(shè)計和省材減重的方法。
一、研究背景
兒童座椅在進(jìn)行碰撞測試的法規(guī)試驗(yàn)中，主要通過座椅內(nèi)部的金屬結(jié)構(gòu)件來承擔(dān)的沖擊力，從而保證整椅結(jié)構(gòu)的完好性，達(dá)到保護(hù)乘員兒童的效果。在座椅的研發(fā)階段，結(jié)構(gòu)工程師為了順利通過碰撞測試，往往對金屬件進(jìn)行過剩設(shè)計，一方面，可能造成材料浪費(fèi)、座椅過重；另一方面，可能由于結(jié)構(gòu)過強(qiáng)、吸能效果差，導(dǎo)致兒童假人在沖擊過程中各項傷害值超標(biāo)。為了解決這一問題，嘗試對某款產(chǎn)品的金屬結(jié)構(gòu)件進(jìn)行輕量化分析，希望能為結(jié)構(gòu)工程師提供設(shè)計方向。
二、分析思路
通過分析該金屬結(jié)構(gòu)件在座椅中的裝配關(guān)系以及法規(guī)要求下不同動態(tài)工況的受力狀態(tài)，碰撞主要考察座椅在不同安裝方向下的正碰、后碰和側(cè)碰工況。合理地設(shè)置約束與加載進(jìn)行拓?fù)?/em>優(yōu)化分析，再將優(yōu)化后結(jié)構(gòu)代入動態(tài)工況中進(jìn)行校核驗(yàn)證，強(qiáng)度滿足且假人傷害值達(dá)標(biāo)即可。
三、方法步驟
本案例選取座椅底座上的金屬壓板件作為研究對象。首先厘清結(jié)構(gòu)件與座椅其他件的連接、接觸關(guān)系以及碰撞過程中的受力狀態(tài)，再合理設(shè)置優(yōu)化分析的邊界條件，具體步驟：1.兩側(cè)與isofix外殼焊接，將其下邊緣自由度完全約束；2.孔與底座螺柱連接，對washer單元僅釋放Z方向自由度，并對每個孔向下施加載荷500N模擬孔的拉力；3.翻邊面與其他金屬結(jié)構(gòu)表面接觸，在此表面均勻施加200N的載荷。
展開 optistruct做拓?fù)?/em>優(yōu)化的時候怎么設(shè)置CPU數(shù)量？
我們在上一篇ANSA聯(lián)合OptiStruct進(jìn)行拓?fù)?/em>優(yōu)化中已經(jīng)進(jìn)行好拓?fù)?/em>優(yōu)化的設(shè)置和計算了。
那今天我們就來交流一下，怎么在后處理META里查看結(jié)果。
在Geometry中我們選擇我們的fem文件。
在Result中我們選擇我們的h3d文件，點(diǎn)擊Run
選擇我們最后一次循環(huán)計算的結(jié)果。
就可以得到這樣的有關(guān)密度的云圖，密度越低的地方就顯示藍(lán)色，就表示在結(jié)構(gòu)中可以去掉。下面我們把藍(lán)色的網(wǎng)格去掉。
右鍵打開
把小于0.4的顯示藍(lán)色的單元都去掉
接下來來我們把網(wǎng)格導(dǎo)出，方便放入前處理進(jìn)行之后的計算。
這樣我們得到一個全是六面體的網(wǎng)格模型。他的總重只有之前的百分之四十。
如果我們想要得到更加精細(xì)化的四面體網(wǎng)格模型，我們可以使用IsoFun功能，輸入0.4。然后把其他的體單元隱藏。
我們點(diǎn)擊save as另存為。
這樣我們就能在ANSA中的到精度比較高的模型了，我們再對這個shell網(wǎng)格，重構(gòu)一下，生成體網(wǎng)格即可。
這樣我們一整個優(yōu)化的流程就結(jié)束了。
文章來源：FEAer
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optistruct拓?fù)?/a>輕量化、拓?fù)洹ptistruct汽車控制臂 拓?fù)鋬?yōu)化 OptiStructHyperworks、Optistruct、拓?fù)鋬?yōu)化、減重、強(qiáng)度hypermesh、optistruct、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、拓?fù)鋬?yōu)化、形貌優(yōu)化、尺寸優(yōu)化Alair OptiStruct optistruct 拓?fù)?/a>optistruct拓?fù)?/a>車架拓?fù)鋙ptistructoptistruct拓?fù)淝€optistruct 二維拓?fù)?/a>optistruct拓?fù)浞治?/a>
optistruct拓?fù)涞淖钚聝?nèi)容
在空客A380機(jī)翼前緣肋設(shè)計中，OptiStruct通過拓?fù)?/em>與尺寸優(yōu)化結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了44%的減重效果，單架飛機(jī)減重達(dá)500kg，直接讓每英里每座運(yùn)行成本降低20%，且13根肋的設(shè)計方案僅用7周就完成交付。而SOGECLAIR Aerospace借助其拓?fù)鋬?yōu)化與增材制造協(xié)同能力，讓航空發(fā)動機(jī)吊架零件數(shù)量減少97%，重量減輕20%，同時保持結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不變。
幾何模型與設(shè)計空間定義：
①初始 CAD 模型：
創(chuàng)建一個包含所有關(guān)鍵硬點(diǎn)（輪心、主銷上下點(diǎn)、減震器安裝點(diǎn)、制動卡鉗安裝點(diǎn)、控制臂連接點(diǎn)等）的幾何模型。這個模型應(yīng)該足夠大，能夠容納所有可能的材料分布。
②設(shè)計空間：將轉(zhuǎn)向節(jié)主體區(qū)域（去除安裝孔、螺栓孔、軸承座等不可優(yōu)化的區(qū)域）定義為設(shè)計空間。這些不可優(yōu)化的區(qū)域通常是需要保留以安裝其他部件或傳遞載荷的結(jié)構(gòu)。
③非設(shè)計空間：明確指定不可優(yōu)化的區(qū)域
摘要
本課題利用Altair-OptiStruct拓?fù)?/em>優(yōu)化分析軟件對兒童座椅內(nèi)部金屬結(jié)構(gòu)件進(jìn)行輕量化設(shè)計研究，優(yōu)化后結(jié)構(gòu)布局更合理且質(zhì)量減輕30%，旨在探索了一種結(jié)構(gòu)優(yōu)化合理設(shè)計和省材減重的方法。
一、研究背景
兒童座椅在進(jìn)行碰撞測試的法規(guī)試驗(yàn)中，主要通過座椅內(nèi)部的金屬結(jié)構(gòu)件來承擔(dān)的沖擊力，從而保證整椅結(jié)構(gòu)的完好性，達(dá)到保護(hù)乘員兒童的效果。
4 結(jié)論
基于Optistruct拓?fù)?/em>優(yōu)化分析，在滿足模態(tài)和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求的前提下，對壓縮機(jī)支架進(jìn)行輕量化，使得壓縮機(jī)支架的重量由原方案的1.284kg降低到0.586kg，實(shí)現(xiàn)重量54.4%的輕量化，且通過錘擊模態(tài)測試、臺架隨機(jī)振動和道路耐久三項試驗(yàn)。
03
如何使用Optistruct進(jìn)行拓?fù)?/em>優(yōu)化
拓?fù)?/em>優(yōu)化設(shè)置在OptiStruct中Analysis—>Optimization中進(jìn)行。
拓?fù)鋬?yōu)化需要有以下幾個參數(shù)：
設(shè)計變量、響應(yīng)、約束、設(shè)計目標(biāo)。
設(shè)計變量指的是優(yōu)化設(shè)計區(qū)域，也就是我們希望進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化的部分。因?yàn)樵谕負(fù)鋬?yōu)化中，我們希望保留一些部分，保留的部分就不能放在優(yōu)化區(qū)域中。
optistruct拓?fù)?/em>優(yōu)化，結(jié)構(gòu)stl處理，平滑轉(zhuǎn)stp，有限元仿真，重構(gòu)建模，逆向建模
abaqus拓?fù)鋬?yōu)化結(jié)果stl處理
擬合的模型，不平，將多個曲面變成一整個面，切平
我們在上一篇ANSA聯(lián)合OptiStruct進(jìn)行拓?fù)?/em>優(yōu)化中已經(jīng)進(jìn)行好拓?fù)鋬?yōu)化的設(shè)置和計算了。
那今天我們就來交流一下，怎么在后處理META里查看結(jié)果。
在Geometry中我們選擇我們的fem文件。
在Result中我們選擇我們的h3d文件，點(diǎn)擊Run
選擇我們最后一次循環(huán)計算的結(jié)果。
今天開始和大家一起學(xué)習(xí)優(yōu)化，今天用的是OptiStruct軟件來做一個拓?fù)鋬?yōu)化的案例。
前處理軟件用的依然是我們熟悉的ANSA。
這里載荷和邊界條件我們已經(jīng)做好了。這個立方體兩端固定，中間我們施加力。
我們這次的優(yōu)化目標(biāo)是減重，我們先用Deck_info這個命令看一下他目前的總重是多少。
我們單位是mm-ton-s,目前重量是4.239kg，我們的目標(biāo)是在滿足他剛性的要求下
? 的拓?fù)?/em>優(yōu)化技術(shù)已經(jīng)廣泛用于航空航天，車輛等結(jié)構(gòu)部件的減重項目。
