結構拓撲優化
關注創建者：吃瓜群眾 創建時間：2018-08-30
結構拓撲優化的視頻教程
結構拓撲優化理論、應用與展望
課程適宜群體：對“輕量化設計和結構拓撲優化”感興趣的工程師或在讀工科生 直播內容簡介：結構拓撲優化理論、應用與展望 具體課程內容：拓撲優化發展史和經典算法；拓撲優化案例分享；拓撲優化軟件；拓撲優化的挑戰與熱點 學習拓補優化，請加Q群：690549864
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ANSA+Tosca 汽車下擺臂結構拓撲優化
Tosca 結構.拓撲拓撲優化提供更輕且更堅固結構的概念設計。 創建輕便、生產就緒的產品設計并縮短上市時間、減少物理測試和原型構建。拓撲優化是您在產品開發早期階段的首選工具。 將您的設計建立在現有 FEA 仿真的基礎上，包括： 可用設計空間 現實負載場景和邊界條件 設計和制造約束。 使用拓撲優化促進創新設計的同時顯著縮短開發時間。 節約材料、成本和時間！
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Ansys拓撲優化系列
6.2.添加制造約束的拓撲優化結果驗證。 6.3.參照光順化結構，用切除法，把坯料切成光順化結構的形狀。 7.導入剛切割重建好的模型，創建一個新的靜態分析。對比原坯料結構、直接拓撲優化、添加約束拓撲優化、solidworks重建結構的結果。 8.多工況項目。工況一靜態分析，工況二模態分析，工況三另一種靜態分析。
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結構拓撲優化的實例教程
目前有關形狀優化部分的研究已取得較大進展。
在一個確定的連續區域內尋求結構內部非實體區域位置和數量的最佳配置，尋求結構中的構件布局及節點聯結方式最優化，使結構能在滿足應力、位移等約束條件下，將外載荷傳遞到結構支撐位置，同時使結構的某種性態指標達到最優。在連續體Ω上選出一個子集Ωm，使之滿足目標函數及約束條件。
對桁架結構的拓撲優化而言就是在給定節點位置情況下,確定各節點的最佳連接關系。對連續體結構拓撲優化而言.不僅要使結構的邊界形狀發生改變,而且對結構中的孔洞個數及形狀的分布也要進行優化。目前對桁架結構及二維連續體結構的拓撲優化研究較多。主要困難在于：滿足一定要求的結構拓撲形式具有很多種，這種拓撲形式難以定量描述或參數化，而需要設計的區域預先未知，大大增加了拓撲優化的求解難度。
拓撲優化是一種比尺寸優化、形狀優化更高層次的優化方法，也是結構優化中最為復雜的一類問題。拓撲優化處于結構的概念設計階段，其優化結果是一切后續設計的基礎。當結構的初始拓撲不是最優拓撲時，尺寸和形狀優化可能導致次優結構的產生，因此在初始概念設計階段需要確定結構的最佳拓撲形式。
拓撲優化包括剛性構件的拓撲優化和柔性構件的拓撲優化。剛性結構的拓撲優化是求解在已知外力作用下設計域產生位移最小或材料最省的結構形式。柔性結構的拓撲優化是求解結構通過部分或全部柔性構件的變形而產生相應位移的拓撲構成形式。
另外，還存在一種結構布局優化，布局優化包含了前三種優化的主要內容，綜合考慮結構構件的尺寸、形狀和拓撲的優化，同時也考慮外力的最佳作用位置及分布形式，結構的支承條件等，還包括結構單元類型的優化。布局優化的數學模型描述更為復雜，求解更困難。目前處于較低的研究水平，國內外很少見文獻報道，是一個難以研究的領域。
拓撲優化的思想古已有之。
展開 關鍵詞 連續體結構；結構拓撲優化；靜響應約束；頻率約束；動響應約束
彭細榮 連續體結構靜動力拓撲優化.part1.rar
彭細榮 連續體結構靜動力拓撲優化.part2.rar
1 引言
結構優化方法的研究分為三個方面：結構尺寸優化(Sizing Optimization)、結構形狀優化(Shape Optimization)和結構拓撲優化(Topology Optimization)。目前，尺寸優化和形狀優化的理論和實際基本成熟，而拓撲優化的理論和計算比較復雜，使其研究領域最富挑戰。拓撲優化能進行工程結構設計初始階段的概念性設計，對于大型復雜結構與部件，通過拓撲優化能夠幫助設計者靈活地、理性地優選新穎高效的方案，探尋結構的最佳材料分布。
2 拓撲優化概念
結構拓撲優化的基本思想是將尋求結構的最優拓撲問題轉化為在給定的設計區域內尋求最優材料分布的問題。結構拓撲優化研究領域主要分為連續體拓撲優化和離散結構拓撲優化，目前遇到最多的是連續體的拓撲優化問題。連續體拓撲優化是將描述結構中各處材料是否存在，單元是否存在的問題，其設計變量為有限個，利用數學規劃法和準則法，依據給定的準則和約束條件，刪除部分區域內的單元，形成帶孔的連續體，實現連續體的拓撲優化。
3 拓撲優化方法
目前常用的連續體結構的拓撲優化方法有：均勻化方法、變厚度法、變密度法等方法。每種方法都有其適合的應用領域，而目前工程中應用較廣泛的是變密度法。
變密度法是在均勻化方法的理論上深入研究而來的，屬于材料屬性的描述方法。
展開 基于3D打印結構拓撲優化的四旋翼無人機
摘要
四旋翼無人機因具備垂直起降，自由懸停，體積小，用途多樣且成本低等優點已經獲得了廣泛的應用。目前制約四旋翼無人機進一步發展的重要因素之一就是其續航時間較短，載重小。現階段工業制造中普遍通過提升動力的方法來延長續航時間，而對于機架結構優化設計方面的研究較少。本文將結構拓撲優化設計和3D打印技術結合在一起，對四旋翼的機架部分進行拓撲優化，實現了四旋翼結構的優化減重設計，并采用數值分析的方法，對優化結構進行了強度、穩定性分析和固有模態分析。并通過增材技術完成優化后機架的制作，對實物進行了測試試驗驗證了其可行性。該研究為四旋翼的輕量化設計及延長續航時間提供了一種新的思路。
關鍵詞：四旋翼無人機，拓撲優化，增材技術
目錄
摘要 1
一、緒論
（一）選題背景及研究意義
（二）國內外發展現狀
（三）本文研究內容及目的
二、無人機總體設計及初始模型建立
（一）機架材質及構型選擇
1、機架材質選擇
2、初始構型確定
（二）動力及飛控系統選擇
1、動力系統
2、飛控系統
（三）仿真分析
1、四旋翼結構優化工況分析
2、模型仿真分析
三、結構拓撲優化及仿真分析
（一）結構拓撲優化及優化模型確定
1、模型1拓撲優化分析
2、模型2拓撲優化分析
（二）優化結構重構
（三）拓撲優化結構靜力學及動力學分析
四、應用前景分析
結論
參考文獻
一、緒論
（一）選題背景及研究意義
近年來，隨著無人機技術的發展，特別是多旋翼無人機，在面向中小型飛行應用領域，多旋翼無人機相比固定翼和直升機具有很多優勢，如尺寸小、結構簡單、可靠性高、成本低、對復雜環境適應性較強等。
展開 連續體結構拓撲優化理論與應用研究
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結構拓撲優化的相關專題、標簽、搜索
結構拓撲優化的最新內容
本文原刊登于Ansys.com：《Boost Your Ansys Workflow: 5 Tips for Faster, More Accurate Structural Checks》
編輯整理：邱成宇 | Ansys 高級應用工程師
在結構工程中，精度和效率是必須滿足的目標。由于項目變得越來越復雜，能夠在確保符合行業標準的同時簡化工作流程，對于取得成功的結果非常關鍵。
本文將介紹使用
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】
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由于雙高斯照相物鏡結構的對稱性，原則上所有橫向像差都能自動補償，因此在設計思路上只著眼于縱向像差的平衡設計。為此在設計過程中首先從設計其半部系統入手，然后再經過鏡像處理形成雙高斯照相物鏡的全系統。雙高斯照相物鏡的半部系統在其系統光欄后只包括一個雙膠合透鏡和一片單透鏡組成，如圖2。
該類型鏡頭結構簡單
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
通過其天然的連續性特征，為后續的隱式模型CAE求解與結構拓撲優化提供底層支撐。
隨機振動
面對無法用確定性時間函數描述的（隨機）激勵，系統產生的響應也表現出不可預測的隨機性，本模塊核心在于運用概率統計理論
將看似無規律的物理現象量化為可分析的數學模型。
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
此類噪聲的核心誘因在于電磁力波激勵引發的結構振動及空氣輻射噪聲，傳統采用阻尼敷設、結構拓撲優化等被動降噪手段，不僅存在研發成本高、周期長的局限，還可能犧牲動力總成功率密度與空間布局靈活性，難以滿足當前高性能電驅系統的設計需求。
