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文档简介
拓扑优化概述和ANSYS软件实现,拓扑优化概述,ANSYS拓扑优化过程,实例解说,主要内容,拓扑优化概述,工程结构优化,尺寸优化:以几何尺寸为设计变量,材料性质,结构拓扑和几何形状不变,形状优化:连拓扑优化:求出结构的最佳拓扑,求出计划区域内材料的最佳分布问题。拓扑描述方法、拓扑优化求解算法、均匀化方法密度法可变厚度法拓扑函数描述法、有限元法优化基准法序列凸规划法无网格法,可用于均匀化方法、优化基准法序列凸规划法、拓扑优化概述、解决以下问题: (1) 体积约束下的最大刚性设计:柔度为目标函数,体积为约束函数(2)刚性约束下的最小体积优化:体积为目标函数,刚性为约束函数(3)体积约束下的最大动刚性设计: n阶自振频率为目标函数,体积为约束函数(4) 以上多种情况的组合优化问题,取决于单元伪密度的材料去除,0 (去除),1 (保留),拓扑优化概述,ANSYS拓扑优化过程,批处理方法-APDL语言,求解过程,操作方法, GUI交互方式-创建一般用户几何模型并在ANSYS中将引入CAD维建模软件的中性格式PRO/E和ANSYS软件无缝连接,定义优化单元类型拓扑的有效单元类型为: 或者,在PLANE82*.SOLID92或SOLID95SHELL93中定义实际常数(例如壳厚度),在ANSYS中定义拓扑优化过程,并且必须输入杨氏模量和泊松比来定义材料属性的泊松比不是缺省值0.3。 请注意,必须为重力、旋转或惯性载荷定义密度。请记住使用统一的单位制。最有用的是材料库(MPREADwiththeLIBoption ), orpreprocessformatilitionalpropsmationallibrary )允许ANSYS区分拓扑优化过程,并针对明确的拓扑结果提供精细、均匀的网格。 但是,由于优化会多次运行,因此网格的细节运行时间也会增加,将未优化的单元格类型设置为2或更多。 优化的TYPE2elements和TYPE1elements不参与、优化,只优化类型号为1的单元格,并将该区域的单元格类型设置为2或更大。 ANSYS中的拓扑优化过程、载荷约束应用外部载荷-力、压力、温度和惯性载荷、重力和角速度等约束(如固定点和对称边界条件)直接影响结果,而底边铰链UX=UY=0、底边简支UY=0和ANSYS中的拓扑优化过程。 对于应用尽可能少的约束的多种载荷,选择性地添加:并在一个载荷步骤中添加所有载荷,结果形状会产生非保留逼近,因为假定为所有载荷的共同作用提供最大刚度的所有载荷同时作用,并且是整个模。 将每个载荷(LSWRITEorSolutionWriteLSFile.)应用于独立的载荷步骤,并为每个载荷指定多载荷步骤优化解决方案的形状等刚性。 求解ANSYS中拓扑优化过程拓扑优化问题:的优化控制(TOVAR和TODEF指令)指定开始优化载荷步长的收敛容差的循环数,其中容差对结果的影响显着, 在ANSYS中选择拓扑优化进程,从主菜单中选择TopologicalOpt-SetUp-BasicOpt,指定体积减少量,然后输入TopologicalOptRun迭代次数开始优化。ANSYS中的拓扑优化过程、通用后处理器中的伪密度等效图“topoplot”PLNSOL、toporgeneralpostprocplootresultnodalisolution红色保持的材料(pseudo-densy )、ETAB、EDENS、TOPOPLETAB、TOPOPLETAB、EDENSPRETAB、EDENSESEL、s、ETAB、EDENS、0.9、1eplot、提取暂挂单元、ANSYS拓扑优化过程,以及三个有用的图形操作(所有:等效图线数2:/CONTOUR、2或utilitymenuplottcrlsstylecontoursuniformcontours.位移标准:/DSCALE, 关闭或utilitymenuplotrlsstyledisplacescaling.图例栏:/PLOPTS,关闭INFO或utilitymenuplottcrlswinddowncontrolswindowoptions.go ANSYS中的拓扑优化工艺对于较长的正方形平板零件,在底边中央部承受均匀的压力6.5MPa,在顶部两侧承受集中负荷3.3KN。 本问题的目标是在体积减少70%的条件下,使结构依从性最小化。实例力载荷下的拓扑优化、3.3KN、6.5MPa、方面=160120、弹性模量70MPa、泊松比0.33 1.定义分析类型PreferenceStructure2.定义单元类型、平板厚度和材料属性(1)定义单元类型和参数选项preprocessorelementeadd/edit/delete add (2) 实数preprocessorrealconstantsadd/edit/delete add (3) 材料属性preprocessformatilealodelstructurlinellareelasticisotropic3.使用尺寸变量创建模型preprocesmentorureconformaticanglebydimensio ns4 .拆分hingMeshTool,实例解说5 .添加载荷和边界条件的solutitiondefinentersapplystructructraldisplacementsymmetryb.c.nonodedsolutiondefinderolapplystructure 指定体积减少量topological opt-setup-basic opt (2)开始优化topologicaloptrun (输入迭代次数) 7 .求解结果查看generalpostprocplootresultscontourplotnodalsoluttonologica 根据实例解说,施加于实例一中的模型的加热边界条件如下:实例二力热负荷综合作用下的拓扑优化,3.3KN,6.5MPa,纵横比=160120,采用逐次耦合分析的方法,首先进行整体温度场分析,其后,作为热分析结果的节点包括耦合方法、温度场边界条件、转换单元、转换材料属性、转换接触算法、基准温度设定、清除物理环境、设定边界条件、分析流程、保存温度场物理环境、温度场计算、节点温度! 举例说明,二维实体: PLANE55四节点四边形单元PLANE77八节点四边形单元PLANE35三节点三边形单元三维实体: Solid70一次六面体单元(可退化为四面体) Solid87二次四面体单元Solid90二次六面体单元(可退化为四面体) 热分析单元热分析单元为结构单元preprocessorelementypeswitchelemtype, 二维实体: PLANE77PLANE183PLANE82的三维实体:转换为solid87 solid 187 solid 92 solid 186 solid 95,避免使用推荐solid 87、Solid90的六面体单元,在实例解说、实例ANSYS工作台中实例解说,采用一个两端固定支撑、平均布载荷q=100MPa梁、其厚
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