optistruct拓撲的案例
無網格前端框架拓撲優化
將前端框架模型導入HyperMesh中，對其進行分區處理，并劃分3D四面體網格，載荷工況、邊界條件等與Altair Inspire軟件設置一致，最后調用OptiStruct求解器，其拓撲優化結果如圖3所示：
圖3 OptiStruct拓撲優化結果
將Altair Inspire與OptiStruct拓撲優化結果對比分析，如圖4所示：
圖4 Inspire and OptiStruct 拓撲優化對比分析結果
由圖4可以看出，Altair Inspire與OptiStruct拓撲優化結果是非常接近的，只是Altair Inspire分析結果中相比OptiStruct拓撲優化結果少了兩個支撐筋，這可能是因為在OptiStuct中采用多工況拓撲優化，并對多工況分別進行相應目標值約束（比如位移目標控制約束、固有頻率目標控制約束），最后采用的是總體積百分比最小進行目標值。
結論：
1、時間：Altair Inspire從導入網格到得到拓撲優化分析結果，總時間接近2小時（這與厚度約束最小尺寸有關，最小厚度越小，分析時間越長），而OptiStruct拓撲優化從導入網格到得到拓撲優化分析結果，大約需要2～3天時間，因此，二者的優化分析時間差距是非常明顯的。
2、精度：Altair Inspire與OptiStruct拓撲優化結果是非常接近的，因此，Altair Inspire無網格拓撲優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操作相對較為復雜。
展開 OptiStruct拓撲優化在飛機零部件疊層制造中的應用
行業：航空航天
挑戰：如何降低零部件的重量
Altair 解決方案：利用 OptiStruct 進行拓撲優化
優點：節省了 64%的材料 ；減少應力的同時提升強度 ； 大幅度降低成本
背景介紹
金屬的疊層制造 （Additive Layer Manufacturing, ALM）是在飛機結構研發早期 階段使用的一種零件加工的新型技術。ALM的優勢體現在生產部件的設計靈活性、較 低的材料浪費、低生產成本等，尤其針對那些難以加工的硬質材料。
設計靈活性使得ALM成為拓撲優化的完美應用。在應用時，拓撲優化的形狀可以 被保持，最終的質量和結構屬性也更加接近那些優化得到的形狀。
EADS創新中心在TSB的資助下，與工業界和學術界共同合作進行AVLAM項目的 開發，來探索能否為航空航天業制造出優化的ALM零件，達到技術和商業的可行性。 作為試驗，他們使用了HyperWorks的拓撲優化工具OptiStruct軟件，來為空客A320的 零件進行優化，進而推廣應用于其它的航空結構。
圖 1：空客A320 原機艙鉸鏈支架（后）優化設計ALM制造后形狀（前）
挑戰
ALM 是一種新興的制造技術，它基于相對靈活的設計約束限制，通過優化設計達 到顯著降低零件重量的目標。
ALM 制造的成本獨立于零件的復雜度，所以這是一個良性循環，即通過優化設計 節省了零件的材料用量，從而降低成本。
展開 Altair-OptiStruct拓撲優化功能在兒童座椅金屬結構設計中的應用案例分析
摘要
本課題利用Altair-OptiStruct拓撲優化分析軟件對兒童座椅內部金屬結構件進行輕量化設計研究，優化后結構布局更合理且質量減輕30%，旨在探索了一種結構優化合理設計和省材減重的方法。
一、研究背景
兒童座椅在進行碰撞測試的法規試驗中，主要通過座椅內部的金屬結構件來承擔的沖擊力，從而保證整椅結構的完好性，達到保護乘員兒童的效果。在座椅的研發階段，結構工程師為了順利通過碰撞測試，往往對金屬件進行過剩設計，一方面，可能造成材料浪費、座椅過重；另一方面，可能由于結構過強、吸能效果差，導致兒童假人在沖擊過程中各項傷害值超標。為了解決這一問題，嘗試對某款產品的金屬結構件進行輕量化分析，希望能為結構工程師提供設計方向。
二、分析思路
通過分析該金屬結構件在座椅中的裝配關系以及法規要求下不同動態工況的受力狀態，碰撞主要考察座椅在不同安裝方向下的正碰、后碰和側碰工況。合理地設置約束與加載進行拓撲優化分析，再將優化后結構代入動態工況中進行校核驗證，強度滿足且假人傷害值達標即可。
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。首先厘清結構件與座椅其他件的連接、接觸關系以及碰撞過程中的受力狀態，再合理設置優化分析的邊界條件，具體步驟：1.兩側與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構表面接觸，在此表面均勻施加200N的載荷。
展開 META讀取OptiStruct拓撲優化結果
我們在上一篇ANSA聯合OptiStruct進行拓撲優化中已經進行好拓撲優化的設置和計算了。
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，點擊Run
選擇我們最后一次循環計算的結果。
就可以得到這樣的有關密度的云圖，密度越低的地方就顯示藍色，就表示在結構中可以去掉。下面我們把藍色的網格去掉。
右鍵打開
把小于0.4的顯示藍色的單元都去掉
接下來來我們把網格導出，方便放入前處理進行之后的計算。
這樣我們得到一個全是六面體的網格模型。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化的四面體網格模型，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網格，重構一下，生成體網格即可。
這樣我們一整個優化的流程就結束了。
文章來源：FEAer
展開 
optistruct做拓撲優化的時候怎么設置CPU數量？
optistruct做拓撲優化的時候怎么設置CPU數量？
基于Inspire的自動控制臂拓撲優化
圖1 Inspire拓撲優化設置參數圖
根據以上參數設置，得到圖2 Inspire拓撲優化結果圖：
圖2 Inspire拓撲優化結果圖
為了對比驗證，將該模型導入OptiStruct中，所有的參數設置均同Inspire中設置相同，得到圖3 OptiStuct拓撲優化結果圖。
圖3 OptiStruct拓撲優化結果圖
通過對比圖2和圖3結果可知，二者拓撲優化結果基本吻合，說明Inspire和OptiStruct在拓撲優化程度是一致的。
對比Inspire和OptiStruct拓撲優化的結果，得出以下結論：
1、Inspire省去了前處理劃分網格的時間（由軟件后臺自動生成六面體為主的網格模型），操作非常簡單，通俗易懂。
2、由于該模型較小，所以二者在后處理方面時間基本一樣，如果Inspire縮小厚度約束尺寸，計算時間則會相應增加很多。
3、Inspire相比OptiStruct，對幾何模型質量要求較高。
展開 基于optistruct的支架拓撲優化暨輕量化設計
6）選擇optistruct求解器求解上述優化模型，結果可進入hyperview查看，拓撲優化結果如圖4所示。
3.結果處理
拓撲優化設計空間表明，優化效果較為明顯，但顯然優化后的結果并不符合可制造原則，為此結合現有零件特點和加工工藝，得出改進后的輕量化設計方案如圖5所示，有限元分析結果表明（如圖6所示），優化后的零件性能仍保持不變，但質量降低6Kg，優化效果顯著。
三星利用OptiStruct進行洗衣機零部件再設計，實現輕量化設計
同樣，工程師對尼龍材料的皮帶輪也進行了靜力分析，利用OptiStruct進行拓撲優化，測量材料的不同密度，然后在AltairHyperView中讀取結果。借助OptiStruct，可以去除5輻尼龍皮帶輪上不重要的材料，而不影響性能，比原始尼龍材料的模型總體積減少10%。
結論
“最終優化的皮帶輪使用了較少的材料，同時滿足了我們的位移和剛度要求，”程工說道，“OptiStruct拓撲優化技術幫助我們達到了結構減重的目標，找到可替代材料，而無需大量的試驗，同時滿足機構性能要求。該輕量化設計為后期的結構優化提供了重要的參考。”現在，鑄鋁材料4輻皮帶輪已經得到了大規模生產，三星公司也通過皮帶輪的再設計獲得了專利。尼龍材料的皮帶輪目前還處于試驗階段。
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展開 OptiStruct端板結構拓撲優化
在進行拓撲分析之前，需要先按照正常的分析步驟設置，包括賦予材料、屬性，創建約束和載荷，建立分析步等。
圖 透明顯示更好的找到RBE3中點
本例中采用RBE單元來對端板一側施加總共1000N的力，為了找到RBE3的中心點，可以在網格顯示模式里面切換至transparent模式，這樣可以比較容易地找到中心點。同時，按Q鍵可以查看載荷和約束是否施加在正確位置。
圖 按Q顯示約束和載荷
完成了端板的靜力分析設置之后，可以開始進行拓撲優化的設置。拓撲優化設置在OptiStruct中Analysis—>Optimization中進行。
拓撲優化需要有以下幾個參數：
設計變量、響應、約束、設計目標。
設計變量指的是優化設計區域，也就是我們希望進行結構優化的部分。因為在拓撲優化中，我們希望保留一些部分，保留的部分就不能放在優化區域中。
圖 創建設計變量
在設計變量里面選擇優化區域對應的屬性，還可以指定拔模(draw)和擠出(extrusion)約束，以及對稱和重復模式約束。其中拔模和擠出略有不同，拔模有單向拔模和分離模兩種，擠出約束更多時候可以理解為貫穿整個優化空間的拔模約束。
圖 指定擠出方向
圖 創建柔度響應
圖 創建體積分數響應
接下來創建響應。響應指的是在優化過程中我們所關心的變量，如質量、柔度、體積、頻率等等。既可以作為我們的優化目標，也可以作為我們的設計約束。
在OptiStruct中，響應分為三類，分別是：
第一類響應：OptiStruct可以直接計算得到這類結果。
展開 ANSA聯合OptiStruct進行拓撲優化
今天開始和大家一起學習優化，今天用的是OptiStruct軟件來做一個拓撲優化的案例。
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。
我們這次的優化目標是減重，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，我們的目標是在滿足他剛性的要求下，減重40%。
首先我們先要給一個優化區域，我們用DTPL(Design Variables for Topology Optimization）命令。
這里我們先選擇我們的優化區域，就我們這一整個實體，然后我們選擇三個點，做他兩個對稱面。
下面我們設置他的兩個設計靈敏度響應量，我們用DRESPi命令。
第一個響應我們選擇質量分數。
第二個響應我們選擇結構的順應性。
接下來我們定義優化約束。使用DCONSTR命令。
這里我們設置減重的目標是超過原重量的40%。
我們再定義一些優化參數，用DOPTPRM命令。
在打開的窗口中激活DESMAX并輸入要執行的優化循環數量的值40。
最后我們寫一下計算用的頭文件，然后提交計算。下面看一下結果動畫。
文章來源：FEAer
展開 基于OptiStruct的轉向節拓撲優化
優化問題定義 (OptiStruct Control Cards)：
①目標函數 (Objective)：最常用的是最小化柔度（最大化整體剛度），對應 DTPL卡片。有時在滿足性能約束下最小化質量 (MASS)，轉向節拓撲優化目標函數按照最小化質量進行設置
②約束條件 (Constraints)：
體積分數約束：定義設計空間允許使用的最大材料體積百分比 (`VOLFRAC`)。這是控制減重幅度的主要約束，VOLFRAC = 0.3 表示最多使用設計空間 30% 的材料）。
制造約束：
拔模方向約束 (DRAW):定義鑄造所需的拔模方向，確保優化結果可鑄造。
對稱約束 (SYMM):如果轉向節設計是左右對稱的（通常不是，因為主銷可能有后傾角、內傾角），可以施加對稱約束。
最小/最大成員尺寸控制 (MINDIM/MAXDIM):避免過細的桿件（制造困難，應力高）或過大的實體區域（不利于減重）。
性能約束 (可選但推薦)：
位移約束 (DISP):限制關鍵點（如輪心）的位移，保證懸架運動學/彈性運動學性能。
應力約束 (STRESS):在拓撲優化中直接施加全局應力約束計算量大且可能不穩定，通常作為后續尺寸/形狀優化的約束。
6. 提交計算與監控：
①將定義好的模型（網格、屬性、載荷、邊界條件、優化設置）提交給 OptiStruct 求解器。
②監控求解日志文件 (.out/.log) 和迭代過程文件 (.iter)，了解收斂情況、警告和錯誤信息。迭代過程如圖5所示：
圖5 優化迭代過程
7.結果解讀與后處理：
密度云圖：在 HyperView 中查看設計空間的單元密度（偽密度）分布 (0~1)。
展開 
利用OptiStruct進“牽牛星”登月車設計進行結構優化，在滿足設計要求的同時減輕重量。
Altair 解決方案：利用 OptiStruct 進行拓撲優 化，同時進行尺寸和形狀優 化，達到最優的結構設計。
優點：簡化研發流程 ； 縮短 40%以上設計時間
背景介紹
Altair結構優化工具OptiStruct為“牽牛星”登月車設計提供必要的概念設計思路，成功 完成結構減重設計并達到預期設計目標。
位于美國猶他州克利爾菲爾德的ATK航空航天公司是全球領先的飛行器設計制造公 司。目前，該公司業務集中在復合材料結構的設計與制造。ATK為全球航空航天和國防 企業提供飛行器設計和制造服務。
挑戰
將ATK復合材料結構設計和加工經驗融入“牽牛星”登月車的著陸模塊設計中，使其滿 足以下要求： ? 評估復合材料應用合理性 ? 優化結構形狀 ? 滿足設計要求 ? 減重
“應用Altair OptiStruct拓撲優化技術，我們研究了登月車著陸模塊的傳力路徑問 題。根據研究結果，我們重新設計了結構的材料分布以便能夠更有效的承受載荷。 后續進行的尺寸和形狀優化分析可以優化結構的尺寸特性以滿足設計要求（如固 有頻率、屈曲、應力等）。”
展開 基于optistruct機艙鉸鏈拓撲優化
-------------申明本案例僅用于學習交流，不用于營利。
優化前后結構：
優化前
優化后
優化前后應力分布：
優化前
優化后
優化前后變形分布：
優化前
優化后
整理帖子也挺辛苦的，想要本案例模型的朋友請先點關注，留言留下的你的郵箱，將統一發送至你的郵箱，謝謝！
展開 結構stl處理，平滑轉stp
optistruct拓撲優化，結構stl處理，平滑轉stp，有限元仿真，重構建模，逆向建模
abaqus拓撲優化結果stl處理
擬合的模型，不平，將多個曲面變成一整個面，切平
HyperWorks在車架螺栓布局中的應用
某牽引車在臺架扭轉疲勞試驗過程中，前端外翻車架與車架連接螺栓個別出現松動現象，為此首先使用HyperWorks軟件進行有限元分析再現故障工況，并利用OptiStruct拓撲優化功能針對該工況進行優化分析，根據優化結果提出若干改進方案，最后通過方案對比確定了一個較為理想的螺栓布局方案，達到了很好的效果，解決了螺栓松動現象。
郎寶永_HyperWorks在車架螺栓布局中的應用.pdf
