拓扑优化练习

1、练习练习 7A拓扑优化拓扑优化六角钢板六角钢板W-2100407A. 拓扑优化拓扑优化六角钢板六角钢板描述描述一六角钢板在其三短表面上承受拉一六角钢板在其三短表面上承受拉力载荷力载荷。要求确定在此载荷下钢板要求确定在此载荷下钢板重量减小一半时的合适形状。重量减小一半时的合适形状。其属性如下：其属性如下：Thickness = 10 mmYoungs modulus = 2.07e5 MPaPoissons ratio = 0.3Pressure value = 50 MPaW-37A.拓扑优化拓扑优化 六角钢板六角钢板指导指导1.在导师指定的工作目录中调用在导师指定的工作目录中调用 ANSYS

2、。2. 改变改变 jobname 为为 hexplate:Utility Menu File Change JobnameNew jobname = hexplateOK3.开始创建一几何模型，进入开始创建一几何模型，进入 PREP7 并创建一三角形面积：并创建一三角形面积：Main Menu Preprocessor Create -Areas- Polygon By Circumscr Rad NSIDES = 3MAJRAD = 134.64OKW-44.在相反方向创建另一个三角形面积在相反方向创建另一个三角形面积and intersect the two triangles:Utili

3、ty Menu WorkPlane Offset WP by IncrementsXY,YZ,ZX Angles = 180,0,0Apply(Preprocessor Create -Areas- Polygon ) By Inscribed Rad.NSIDES = 3MINRAD = 100OKPreprocessor Operate Intersect -Common- Areas Pick AllClose the resulting warning.7A.拓扑优化拓扑优化 六角钢板六角钢板W-57A.拓扑优化拓扑优化 六角钢板六角钢板W-66.沿沿 X 轴剖分模型轴剖分模型 并删除

4、下面一半并删除下面一半（对称性）：对称性）：(Utility Menu WorkPlane Offset WP by Increments)XY,YZ,ZX Angles = 0,90,0OK(Preprocessor ) Operate Divide Area by WrkPlane Pick AllPreprocessor Delete Area and Below +点选底线，然后按 OK7A.拓扑优化拓扑优化 六角钢板六角钢板W-77. 几何模型现在完成：几何模型现在完成：Utility Menu WorkPlane Display Working PlaneUtility Menu

5、PlotCtrls Pan, Zoom, Rotate FitToolbar SAVE_DB 7A.拓扑优化拓扑优化 六角钢板六角钢板W-87A.拓扑优化拓扑优化 六角钢板六角钢板8.指定单元类型：指定单元类型：Preprocessor Element Type Add/Edit/DeleteAdd Choose Solid and Quad 8node 82, then OKOptions K3 = Plane strs w/thk OKClose9.定义厚度（实常数定义厚度（实常数）：）：Preprocessor Real Constants.Add OK THK = 10 OKClose

6、W-910.定义材料属性：定义材料属性：(Preprocessor ) Material Props Isotropic OKEX = 2.07e5(Youngs modulus in MPa)NUXY = 0.3(Poissons ratio)OK11. 模型分网：模型分网：Preprocessor MeshToolSize Controls: Global: Set SIZE = 4 OKMesh Pick All on the Mesh Areas dialogCloseToolbar SAVE_DB7A.拓扑优化拓扑优化 六角钢板六角钢板W-107A.拓扑优化拓扑优化 六角钢板六角钢板

7、W-1112. 加约束边界条件加约束边界条件 - 底部加对称边界条件，其中一接点底部加对称边界条件，其中一接点UX固定。固定。Main Menu Solution Apply Displacement -Symmetry B.C.- On Lines +选底线，然后 OK(Solution Apply Displacement ) On Nodes +点原点接点 ，并按鼠标中键或 OK选 UX，然后 OK7A.拓扑优化拓扑优化 六角钢板六角钢板W-1213. 加压力载荷：加压力载荷：(Solution ) Apply Pressure On Lines +点最右线和左上部短线，然后按鼠标中键或

8、 OKVALUE = -50OKUtility Menu Plot Lines（该接点的 UX 约束并未显示，因为该约束是加在一个接点上，而不是一关键点或一线上）。Toolbar SAVE_DB7A.拓扑优化拓扑优化 六角钢板六角钢板W-137A.拓扑优化拓扑优化 六角钢板六角钢板W-1414. 设定拓扑优化控制并求解。这就开始了优化求解过程设定拓扑优化控制并求解。这就开始了优化求解过程，大约大约2到到5分钟（取决于计算机分钟（取决于计算机的速度和负荷量）。的速度和负荷量）。Solution -Solve- Topologic opt.VREDUCE = 50NUMLC = 1ACCUR =

9、0.001ITER = 20PLOT = YesOK7A.拓扑优化拓扑优化 六角钢板六角钢板W-1514. 关闭位移比例尺，查看结果，两云图，图例一栏关闭关闭位移比例尺，查看结果，两云图，图例一栏关闭，而使用对称性扩充：而使用对称性扩充：Main Menu General PostprocUtility Menu PlotCtrls Style Displacement Scaling.DMULT = 0.0 (off)OKUtility Menu PlotCtrls Style Contours Uniform Contours.NCONT = 2OKUtility Menu PlotCtr

10、ls Window Controls Window Options.INFO = Legend OFFOKUtility Menu PlotCtrls Style Symmetry Expansion Periodic/Cyclic Symmetry.Reflect about XZOK7A.拓扑优化拓扑优化 六角钢板六角钢板W-167A.拓扑优化拓扑优化 六角钢板六角钢板练习练习 7B拓扑优化拓扑优化拱桥拱桥W-1810m x 5m100e6 Pa7B.拓扑优化拓扑优化拱桥拱桥描述描述道路连接需要用到一结构钢桥道路连接需要用到一结构钢桥。找出找出100e6 Pa均布压力载荷下的最合适均布压力

11、载荷下的最合适的形状的形状 。尺寸和属性如下：尺寸和属性如下：采用采用 2-D 模型，模型， 10m 长长 x 5m 高高 (x 1m 宽）。宽）。自材料库中选自材料库中选 AISI-C1020钢。钢。指定要求体积减小指定要求体积减小70% 。W-197B.拓扑优化拓扑优化 拱桥拱桥指导指导1.调用调用 ANSYS （或清除数据库）并改变或清除数据库）并改变 jobname 为为 bridge。2. 创建一个创建一个 10 x5 的矩形并用的矩形并用 PLANE82 单元分网。单元分网。统一用统一用 0.5 为单元尺寸为单元尺寸顶部单元不进行优化（可将其修改为顶部单元不进行优化（可将其修改为 TYPE 2）。）。材料属性选材料属性选 SI 单位并在材料库中选单位并在材料库中选 AISI-C1020 钢钢 （材料库的位置对材料库的位置对Unix平台一般为平台一般为 /ansys55/matlib 而对而对Windows则为则为 C:ansys55matlib）。）。3.加载：加载： 在顶线上加在顶线上加 100e6 Pa 的压力，底部两关键点所有自由度固定。的压力，底部两关键点所有自由度固定。W-207B.拓扑优化拓扑优化