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拓扑优化

(2010-07-31 13:50:42)
标签:

杂谈

分类: Hyperworks

概念设计优化——

拓扑(Topology),在给定的设计空间内找到最优的材料分布、

形貌(Topography),在钣金件上找出最佳的加强肋位置和形状、

自由尺寸(Free Sizing),找出板壳零件上每个区域(单元)的最佳厚度

详细设计优化——

尺寸(Size),尺寸和参数优化,如优化梁的截面等。

形状(Shape)、直接基于有限元网格优化产品的位置和几何形状

自由形状(Free Shape),自动确定选定区域的最佳结构形状

步骤:

Step1: Create Materials and Properties;  Assign to Components

Since components need to reference a material, the materials collectors should be created first

Step2: Create Load Collectors

Next we will create two load collectors (Constraints and Forces) and assign each a color

Step3: Create Constraints

要将constrains设置为当前组

Step 4: Create Forces

要将forces设置为当前组

Step 5: Create Load Cases

一个载荷步对应一种载荷和约束,有几种约束就建几个载荷步。

Step 6: Run the Analysis

A linear static analysis of this c-clip is performed prior to the definition of the optimization process.  An analysis identifies the responses of the structure before optimization to ensure that constraints defined for the optimization are reasonable.

1.

From the Analysis page enter the RADIOSS panel.

Step 7: View Displacement Contour

Step 8: Create the Topology Design Variables

Analysis>>optimization>>topology

Step 9: Create a Volume Response

Change response type: to volumefrac

Step 10: Create a Displacement Response

To create a displacement as a response, you will need to supply a meaningful name for the response, set the response type to displacement, select the node for the response, and select the type of displacement (dof).

Step 11: Create Constraints on Displacement Responses

Step 12: Define the Objective Function

Click response= and select volfrac

Step 13: Run the Optimization Problem

Analysis>>control cards>>SCREENThis will make OptiStruct output the optimization iterations to the output window.

Step 14: View an Iso Value Plot of Element Densities

From the OptiStruct panel, click the HyperView button.

This will launch HyperView and open the section file cclip_complete.mvw which contains two pages with the results from two files:

Page 1 - cclip_complete_des.h3d: Optimization history results (element density).

Page 2 - cclip_complete_s1.h3d: Subcase 1 results; initial and final (displacement stress).

成员尺寸控制

最小成员尺寸——指优化结果中单元密度为1的区域的允许最小尺寸。施加最小成员尺寸约束可以消除优化结果中细小的传力路径,保证结构最小尺度大于最小成员尺寸,从而得到比较均匀的材料分布,便于铸造过程的材料流动,或提供足够刚度便于刀具加工。一般,最小成员尺寸要大于3倍的单元平均尺寸。

最大成员尺寸——指优化结果中单元密度为1的区域的各向尺度不能全部大于该尺寸。因此,最大成员尺寸约束可以消除结果中的材料堆积,避免制造过程引起的产品缺陷(如在铸造过程中散热不均匀),并能提供多个传力路径以提高产品可靠性。一般,最大成员尺寸要大于2倍的最小成员尺寸,因此至少为单元平均尺寸的6倍。

脱模

对于铸造件或者机加工件,必须考虑制造过程中的脱模及加工过程中刀具的进出,因此,在脱模方向或刀具进出的方向上,不能有材料的阻挡。脱模约束有单项脱模(Single)和沿给定方向分模(Split)两种。施加脱模约束只需指定脱模方向即可。除了用于具体的制造工艺约束约束外,脱模约束也适用于在实体表面产生加强肋的结构。

挤压

通过指定挤压方向,使材料沿挤压方向的横截面保持一致,得到的优化结果可以采用型材制造。施加挤压约束后,结构优化实际上是对零件所使用的型材的横截面进行优化。改方法用于要求截面沿着给定轨迹保持恒定不变的零件。用户通过指定一系列的点来定义挤压的路径。挤压路径可以是曲线的和扭转的。

模式组

模式组(Pattern Grouping)约束实际上是各种对称模式的约束。对设计空间施加对称约束可以生成对称设计。即使是在网格、边界条件不对称的模型中,Optistruct也可以强制生成非常接近于对称的结果。

模式重合

模式重复(Pattern Repetition)是通过允许相识的设计区域连接在一起以产生相识拓扑布局的一种技巧。通过指定零件某一区域或多个区域的结构样式和另一区域保持一致,或沿某方向进行比例缩放,从而减少工艺设计和制造加工的工作量。

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