ANSYS拓扑优化原理讲解以及实例操作VIP免费

拓扑优化是指形状优化，有时也称为外型优化。拓扑优化的目标是找寻蒙受单载荷或多载荷的物体的最正确资料分派方案。这类方案在拓扑优化中表现为“最大刚度”设计。与传统的优化设计不一样的是，拓扑优化不需要给出参数和优化变量的定义。目标函数、状态变量和设计变量（拜见“优化设计”一章）都是预约义好的。用户只要要给出构造的参数（资料特征、模型、载荷等）和要省去的材料百分比。给每个有限元的单元给予内部伪密度来实现。这些伪密度用PLNSOL，TOPO命令来绘出。拓扑优化的目标——目标函数——是在知足构造的拘束（V）状况下减少构造的变形能。减小构造的变形能相当于提升构造的刚度。这个技术经过使用设计变量。构造拓扑优化的基本思想是将追求构造的最优拓扑问题转变为在给定的设计地区内追求最优资料散布的问题。经过拓扑优化剖析，设计人员能够全面认识产品的构造和功能特点，能够有针对性地对整体构造和详细构造进行设计。特别在产品设计早期，仅凭经验和想象进行零零件的设计是不够的。只有在适合的拘束条件下，充足利用拓扑优化技术进行剖析，并联合丰富的设计经验，才能设计出知足最正确技术条件和工艺条件的产品。连续体构造拓扑优化的最大长处是能在不知道构造拓扑形状的前提下，依据已知界限条件和载荷条件确立出较合理的构造形式，它不波及详细构造尺寸设计，但能够提出最正确设计方案。拓扑优化技术能够为设计人员供给崭新的设计和最优的资料散布方案。拓扑优化鉴于观点设计的思想，作为结果的设计空间需要被反应给设计人员并做出适合的改正。最优的设计常常比观点设计的方案构造更轻，而性能更佳。经过设计人员修悔过的设计方案能够再经过形状和尺寸优化获取更好的方案。5.1.2优化拓扑的数学模型优化拓扑的数学解说能够变换为追求最优解的过程，关于他的描绘是：给定系统描绘和目标函数，选用一组设计变量及其范围，求设计变量的值，使得目标函数最小（或许最大）。一种典型的数学表达式为：g1x,x,v&&g2x,x,vminfx,v00式中，x-系统的状态变量；g1、g2-一等式和不等式的结束方程；fx,v-目标函数；v-设计变量。注：在上述方程中，x作为系统的状态变量，其实不是独立的变量，它是由设计变量得出的，并且与设计变量有关。优化拓扑所要进行的数学运算目标就是，求取适合的设计变量v，并使得目标函数值最小。5.2鉴于ANSYS的优化拓扑的一般过程（进行内容排版改正）在ANSYS中，进行优化拓扑，一般分为6个步骤。详细流程见图5-1：定义需要求解的构造问题选择合理的优化单元种类设定优化和非优化的地区定义载荷步或许需要提取的频次对优化过程进行定义和控制计算并查察结果图5-1优化拓扑操作流程图各个步骤的详细操作解说以下：1、定义需要求解的构造问题关于构造进行优化剖析，定义构造的物理特征必不行少，比如，需要定义构造的杨氏模量、泊松比（其值在～0.4之间）、密度等有关的构造特征方面的信息，以供构造计算能够正常履行下去。2、选择合理的优化单元种类在ANSYS中，不是全部的单元种类都能够履行优化的，一定知足以下的规定：（1）2D平面单元：PLANE82单元和PLANE183单元；（2）3D实体单元：SOLID92单元和SOLID95单元；（3）壳单元：SHELL93单元。上述单元的特征在帮助文件中有详尽的说明，同时关于2D单元，应使用平面应力或许轴对称的单元选项。3、指定优化和非优化的地区在ANSYS中规定，单元种类编号为1的单元，才履行优化计算；不然，就不履行优化计算。关于构造剖析中，关于不可以去除的部分地区将单元种类编号设定为≥2，就能够不履行优化计算，请见下边的代码片段：Et,1,solid92Et,2,solid92Type,1Vsel,s,num,,1,2Vmesh,allType,2Vsel,s,num,,3Vmesh,all说明：上述代码片段定义同样的单元种类（solid92），但编号分别为1和2，并将单元种类编号1利用网格区分分派给了1＃体和2＃体，进而对其进行优化计算；而单元编号为2利用网格区分分派给了3＃体，进而不履行优化计算。4、定义载荷步或许需要提取的频次关于构造优化而言，其老是在特定的载荷（或许载荷步），拘束和目标下进行的，在优化剖析的过程中，一定履行线性构造静态剖析，才能获取需要的优化以...