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02 ccxShapeOpt結(jié)構(gòu)形狀優(yōu)化APP CalculiX是一個(gè)對(duì)標(biāo)著名非線性結(jié)構(gòu)分析商軟ABAQUS的免費(fèi)、開(kāi)源的3D結(jié)構(gòu)非線性分析程序【3】。基于我們現(xiàn)有的定制應(yīng)用開(kāi)發(fā)框架，ccxShapeOpt APP的前處理頁(yè)面中集成了CalculiX-cae【4】，目的是快速、準(zhǔn)確無(wú)誤地生成求解器輸入文件，其以樹(shù)形結(jié)構(gòu)的形式展現(xiàn)了CalculiX的求解器輸入文件，如下圖所示。

形狀變量請(qǐng)參考：03優(yōu)化控制選項(xiàng)這個(gè)例子中的形狀變量使用了離散變量，使用默認(rèn)的優(yōu)化算法時(shí)形狀變量可能會(huì)不起作用，這時(shí)需要加一個(gè)優(yōu)化控制選項(xiàng)：04優(yōu)化結(jié)果中由形狀變量導(dǎo)致的形狀改變05優(yōu)化結(jié)果中由自由形狀變量導(dǎo)致的形狀改變文章來(lái)源：Altair官方技術(shù)博客

形狀變量請(qǐng)參考：03優(yōu)化控制選項(xiàng)這個(gè)例子中的形狀變量使用了離散變量，使用默認(rèn)的優(yōu)化算法時(shí)形狀變量可能會(huì)不起作用，這時(shí)需要加一個(gè)優(yōu)化控制選項(xiàng)：04優(yōu)化結(jié)果中由形狀變量導(dǎo)致的形狀改變05優(yōu)化結(jié)果中由自由形狀變量導(dǎo)致的形狀改變文章來(lái)源：Altair官方技術(shù)論壇

拓?fù)?em>優(yōu)化：拓?fù)?em>優(yōu)化是一種在設(shè)計(jì)中尋找最佳材料分布的方法。它通過(guò)改變材料在結(jié)構(gòu)中的分布，以最小化結(jié)構(gòu)的質(zhì)量（或體積分?jǐn)?shù)）并滿足特定的性能要求。在汽車輕量化中，拓?fù)?em>優(yōu)化可以用來(lái)確定哪些部分需要加強(qiáng)，哪些部分可以減輕以降低整體重量，同時(shí)保持結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度。形狀優(yōu)化：形狀優(yōu)化關(guān)注的是在給定的幾何形狀內(nèi)，調(diào)整結(jié)構(gòu)的形狀以優(yōu)化性能。這可能涉及到改變零部件的曲率、截面形狀或其他幾何參數(shù)。

總之，Abaqus 在鋼筋混凝土四點(diǎn)彎分析中具有重要的應(yīng)用價(jià)值。它可以幫助我們準(zhǔn)確地模擬鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的性能，為結(jié)構(gòu)工程的設(shè)計(jì)、分析和優(yōu)化提供有力支持。希望這篇文章能對(duì)大家在使用 Abaqus 進(jìn)行鋼筋混凝土分析時(shí)有所幫助。

在二維域中，優(yōu)化策略定義如下： 其中： Φ是自由描述隨機(jī)形狀的水平集函數(shù)； t是引入的偽時(shí)間，表示形狀變形的動(dòng)態(tài)過(guò)程； D是參考域； Ω是所有可接受的形狀，Ω?D。 初始水平集函數(shù)可以是任何函數(shù)，只要它與初始幾何形狀的輪廓相匹配并等于0即可。在優(yōu)化過(guò)程中，幾何形狀會(huì)發(fā)生演變，引入表面沿法線方向移動(dòng)的速度（V）來(lái)表示演變。

也可以直接在公眾號(hào)中留言獲得更多信息。 接上文，拓?fù)?em>優(yōu)化的解讀方案通常是無(wú)法得到性能完全相當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)的。因此需要進(jìn)一步地進(jìn)行形狀參數(shù)優(yōu)化，進(jìn)一步提升材料利用率。形狀優(yōu)化： 形狀參數(shù)包括C環(huán)截面X向尺寸，如何保證C環(huán)在變形過(guò)程中一直貼合輪罩，焊點(diǎn)連接一直正確生成，這在創(chuàng)建形狀參數(shù)時(shí)需要特殊注意。

【相關(guān)閱讀】【JY】有限元分析的單元類型分享一波~【JY】有限單元分析的常見(jiàn)問(wèn)題及單元選擇1 實(shí)體單元分類與理論基礎(chǔ) 實(shí)體單元是 Abaqus 中最基礎(chǔ)也最常用的單元類型，可在其任何表面與其他單元連接，能夠精確地反映幾何形狀的復(fù)雜性，適用于模擬具有復(fù)雜形狀的結(jié)構(gòu)。在 Abaqus 中，實(shí)體單元根據(jù)節(jié)點(diǎn)位移插值階數(shù)、積分方式和特殊功能可分為多種類型。

4 結(jié)構(gòu)優(yōu)化 從上述 3 種截面模態(tài)分析中可以看出，在 5 階模態(tài)和 6 階模態(tài)中，空心截面前 6 階頻率較低， 但其變形嚴(yán)重。而實(shí)心截面比工字型截面變形程 度較低，且頻率偏低，實(shí)心截面的穩(wěn)定性比工字 型截面梁體更好，但其用材較多，考慮到企業(yè)經(jīng) 濟(jì)效益，將截面形狀優(yōu)化為在工字型截面兩側(cè)加 肋板，如圖 7 所示。并對(duì)其進(jìn)行模態(tài)分析。

經(jīng)過(guò)研究，我們可以將減少汽車輪轂重量作為目標(biāo)，并將影響輪轂重量的因素作為設(shè)計(jì)變量，在滿足特定限制條件的前提下，實(shí)現(xiàn)輪轂的最佳優(yōu)化設(shè)計(jì)。具體作法為先在ABAQUS軟件里建立實(shí)體模型，特殊部位經(jīng)簡(jiǎn)化處理后，采用ABAQUS軟件中GUI和參數(shù)化建模相結(jié)合的方法，對(duì)輪轂進(jìn)行參數(shù)化建模，對(duì)輪轂的形狀以及尺寸進(jìn)行了合理的優(yōu)化。根據(jù)有限元計(jì)算，對(duì)輪轂的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了再設(shè)計(jì)，為輪轂的前期造型設(shè)計(jì)方案有一定的參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：Abaqus；拱橋；拓?fù)?em>優(yōu)化；三維有限元拓?fù)?em>優(yōu)化適合用于對(duì)不確定結(jié)構(gòu)進(jìn)行最優(yōu)設(shè)計(jì)。一方面，此方法的靈活性要優(yōu)于其他方法，因?yàn)樗С謱⑷我?em>形狀輸出作為結(jié)果。另一方面，結(jié)果并非總是直接可行。因此，拓?fù)?em>優(yōu)化常用在最初階段，方便指導(dǎo)后續(xù)設(shè)計(jì)。實(shí)際操作時(shí)，我們將人為定義一個(gè)密度函數(shù)，幾何內(nèi)各點(diǎn)處的值介于 0 和 1 之間。在結(jié)構(gòu)力學(xué)仿真中，我們希望最大化梁的剛度。

本文針對(duì)某發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)發(fā)中橡膠密封墊密封問(wèn)題，利用大型有限元分析軟件Abaqus，建立有限元分析模型，驗(yàn)證了該橡膠密封墊的失效原因，校核了優(yōu)化方案的密封性能，為橡膠密封墊密封問(wèn)題提供了理論依據(jù)，使問(wèn)題得到了解決。

01 形狀優(yōu)化或者形狀+尺寸聯(lián)合優(yōu)化 如果發(fā)現(xiàn)OptiSruct優(yōu)化結(jié)果中的形狀變量幾乎都沒(méi)有變化，可以將優(yōu)化的SHAPEOPT項(xiàng)調(diào)整為2來(lái)強(qiáng)制要求OptiStruct在優(yōu)化過(guò)程調(diào)整形狀變量的值。

SMS能夠求解超過(guò)2000萬(wàn)自由度的問(wèn)題； 專門(mén)提供BIGDOT優(yōu)化算法，可以求解超過(guò)300萬(wàn)個(gè)設(shè)計(jì)變量的復(fù)雜大規(guī)模優(yōu)化問(wèn)題； 專門(mén)提供針對(duì)ANSYS、Abaqus、Creo、Solidworks等的插件模塊，可直接集成在以上軟件中使用，這些用戶幾乎無(wú)需學(xué)習(xí)培訓(xùn)即可掌握； 可支持調(diào)用ANSYS、LS-DYNA等外部軟件作為求解器，擴(kuò)展求解性能。