HyperMesh悬臂梁的拓扑优化

1、HyperMesh悬臂梁的拓扑优化1.梁的网格划分I.CAD文件的导入1.启动HyerMesh Desktop。2.在User Profile对话框中选择HyperMesh并单击Ok按钮。3.点击快捷键Import Geometry并选择cad文件并单击Import按钮。如下图：这样就完成了一个CAD文件的导入。II.编辑实体1. 在主面板中的选择Geom页，进入Solids面板。2. 选择子面板。3. 在surfs栏下激活solids选择器。单击模型任意位置，此时整个模型被选中。4. 激活surfs选择器，选择如下图1-1所示的面：图1-15. 单击trim按钮产生一个分割面，模型被分割成两

2、个部分，如下图1-2：图1-26. 在surfs栏下激活solids选择器。选择上部分如图1-3：图1-37. 激活surfs选择器，选择如下图1-4所示的面：8. 单击trim按钮产生一个分割面，模型被分割成两个部分，如下图1-5：图1-59. 重复25步骤分割出下面如图1-6的部分：图1-610. 选择子面板11. 在to be merged栏下激活solids选择器并选择如下图1-7所示的3个实体。图1-712. 单击merge按钮并合并这3个实体。合并后的结果如下图1-8所示。图1-813.在File下拉菜单中，选择Save命令，弹出Save Modle As对话框；选择想要的保存数据

3、的路径，并输入文件名xbl-change.hm，单击Save按钮。III.3D网格的划分3D网格划分要先进行2d网格划分1. 在design实体的表面进行2D网格划分1）在模型浏览窗口右击component，选择design并单击右键Make Curent。2）在2D页面选择automesh。3）进入子面板。4) 在element size =文本框中输入20.5) 设置mesh type为mixed。6) 将面板左下侧的meshing node（分网方式）从interactive切换为automesh。7) 确认选择element to surf comp选项。8) 选择suerfaces&

4、gt;displayed.9) 单击mesh生成网格如图1-9所示。10) 单击return按钮，返回主面板。图1-92.把design部分生成的2D网格划分成3D1） 进入3d面板。2） 点击solid map按钮进入soild map子面板。3） 选择子面板。4） 选择element to drag栏下的element，单击鼠标右键选择displayed。如图所示1-10。图1-105） 在复选框中打勾。6） 在along geom栏下选择lines，单击lines使其激活。选择如图1-11所示的线段。7） 在栏下的element size=20.8） 单击mesh按钮。9） 点击retu

5、rne回到主面板。图1-1110) 点击标签区的Mask按钮。11) 点击mask标签中的3D后面的“-”按钮，就隐藏了3D网格。如1-12图所示图1-1212) 点击进入删除子页面。13) 右键点击elems按钮选择按钮。这样就选中了前面创建的2D网格。14) 点击按钮，这样就把2D网格删除了。15) 点击mask标签下3D后面的“+”按钮，显示3D网格。16) 点击主菜单栏的mesh，下拉后选啊择organize如下图1-13所示 图1-1317) 点击右键选择这样就选择了所有的3D网格选中。18)19) 点击move按钮。3.在nondesign实体的表面进行2D网格划分1)在模型浏览窗

6、口右击component，选择design并单击右键Make Curent。2)在2D页面选择automesh。3)进入子面板。4)在element size =文本框中输入20.5)设置mesh type为mixed。6）板左下侧的meshing node（分网方式）从interactive切换为automesh。7）确认选择element to surf comp选项。8)选择suerfaces>displayed.9)单击mesh生成网格如图1-14所示。10)单击return按钮，返回主面板。图1-144.把nondesign部分生成的2D网格划分成3D1）进入3d面板。2）点击

7、solid map按钮进入soild map子面板。3）选择子面板。4）选择element to drag栏下的element，单击鼠标右键选择displayed。如图所示1-15。图1-155） 在复选框中打勾。6） 在along geom栏下选择lines，单击lines使其激活。选择如图1-16所示的线段。7） 在栏下的element size=20.8） 单击mesh按钮。生成3D网格如图1-17所示。9） 点击returne回到主面板。图1-1710） 点击标签区的Mask按钮。11） 点击mask标签中的3D后面的“-”按钮，就隐藏了3D网格。如1-18图所图1-1812） 点击进

8、入删除子页面。13） 右键点击elems按钮选择按钮。这样就选中了前面创建的2D网格。14） 点击按钮，这样就把2D网格删除了。15） 点击mask标签下3D后面的“+”按钮，显示3D网格。16） 点击主菜单栏的mesh，下拉后选啊择organize如下图1-19所示 图1-1917） 点击右键选择这样就选择了所有的3D网格选中。18）19） 点击move按钮。20） 点击return按钮。21） 这样就划分完网格。如图1-20所示。22） 点击Save as保存文件，文件名为xbl.fem.5.网格的缝合(1) 进入tools页，点击faces按钮。(2) 点击comp按钮，右击选择desi

9、gn和nondesign前面的复选框。(3) 点击select。(4)(5) 点击。(6) 再点击（7）点击return。这样就把网格缝合完毕。2. 体积最小化的拓扑优化1.HyperMesh，加载用户配置，并载入文件（1） 打开HyerMesh。（2） 在User Profile对话框中选择OptiSturt并单击Ok按钮。这样就加载了RADIOSS/Bulk和OptiSturt所对应的HyperMesh设置。在用户界面中，通过工具条中的下拉菜单Perferences可以找到User Profiles。（3） 点击File菜单，选择Import命令。（4） 在目录下选择文件xbl.fem.（

10、5） 点击Open按钮。2.材料和属性，并分配给合适的的组件（1） 单击标菜单栏上的Model标签。（2） 在Model Browser（模型浏览窗口）中单击鼠标右键，移动光标值Creat，激活其二级菜单并单击Material。（3） 在name栏处输入Steel。（4） 在card Image选项框中选择MAT1作为材料类型。（5） 勾选复选框，并单击Creat按钮。（6） 弹出MAT1卡片设置框。（7） 在E处输入2.0E5.（弹性模量）（8） 在NU（泊松比）处输入0.3.（9） 单击return按钮。（10） 在Model Browser（模型浏览窗口）中单击鼠标右键，移动光标值Cre

11、at，激活其二级菜单并单击Property。（11） 在Name处输入design-prop。（12） 在Card Image选项框中选择PSOLID作为材料属性。（13） 设置Metrial为steel。（14） 单击Creat按钮（15） 在Name处输入nondesign-prop.（16） 在Card Image选项框中选择PSOLID作为材料属性。（17） 设置Metrial为steel。（18） 单击Creat按钮。（19） 单击Component按钮，利用新创建的属性更新组件集合器。（20） 选择assigned按钮。（21） 单击comps，勾选nondesign并单击sele

12、ct。（22） 单击property=,选择nondesign-prop。（23） 点击assign。（24） 重复（19）（23）将属性designprop分配给组件design。（25） 单击return 按钮。（26） 在中按钮（27） 约束六个自由度。（28） 点选择如下图。（）点击按钮。（）创建另一个。如下图3.载荷集合器（1） 在Model Browser中点击鼠标右键，移动光标到Creat，激活二级菜单并单击选Loadcollector。（2） 在Name处输入spc。（3） 不要按键盘的enter键，直到全部完成。（4） 保持CardImage栏为None。（5） 选择一种颜色

13、。（6） 单击Creat按钮。（7） 同样的，创建force的载荷集合器。4.约束（1）从 Model Browser中，展开 Loadcollector，用鼠标右键点击spc，选择Make Current。（2）从Analysis页，进入constraints面板。（3）利用面板左侧的按钮，确认选中Creat子面板。如图2-1所示。图2-1（4）确认loadtypes为spc。（5）约束dof1，dof2，dof3，dof4，dof5，dof6。确保勾选dof1，dof2，dof3，dof4，dof5，dof6。（6）勾选自由度旁边的复选框，则约束该自由度；不勾选，则释放该自由度。 dof1

14、，dof2，dof3是沿着x,y,z轴方向的线位移自由度。 dof4，dof5，dof6是绕x,y,z轴旋转的叫自由度。（8） 单击creat按钮。（9） 点击return。则在三个面创建了约束如下图：5.荷创建集中应力（1） 从the Modle Browser中展开LoadCollectors，有鼠标右键点击Force，选择MakeCurrent。（2） 从Analysis页，选择force面板。（3） 点击图上的两个rbe3两个点。（4） 单击magnitude=输入-32100，按enter键。（5） 设置转换器到Z-axis。（6） 单击creat按钮。（7） 在屏幕上，节点出现指向

15、Z方向的箭头。（8） 为了更好的查看箭头，选择uniform size=输入150，并按enter键。（9） 重新选择图上的rbe3两个点。（10） 单击magnitude=输入32100，并按enter键。（11） 设置转置器Y-axis。（12） 并单击creat按钮。（13） 在屏幕上，节点出现指向Y向的箭头。（14） 为了更好的查看箭头，选择uniform size=输入150，并按enter键。（15） 点击return键。返回Analysis界面。（16） 点击进入转矩界面。（17） Nodes还是选择rbe3的两个点。（18） 单击magnitude=输入4.4e6 并单击ent

16、er键。（19） 设置转置器为X-axis。（20） 并单击creat按钮。（21） 在屏幕上，节点出现指向X方向的箭头。（22） 为了更好的查看箭头选择uniform size=输入150，并按enter键。如下图：（23） 点击return按钮，返回Analysis页。创建好了载荷如下图：6.工况（1） 在Analysis页，进入loadsteps面板。（2） 单击name=输入force，并按enter键。（3） 选择type为linear static。（4） 勾选SPC前的复选框。（5） 单击spc右侧出现一个对象栏，选择载荷集合器spc。（6） 勾选Load前的复选框，并从已有的载

17、荷集合器中选择force。（7） 点击creat。如下图：（8） 单击return按钮，返回Analysis页。7.定义拓扑优化设计变量（1）从Analysis页，进入optimization面板。（2）进入topology面板。（3）单击输入xuanbi.(4)单击,从已有的属性列表中选择designprop，并单击select按钮。（5）选择type为PSOLID。（6）点击Create按钮。8.创建体积和位移响应（1） 进入responses面板。（2） 单击responses=输入vol。（3） 单击responses type下的切换器，从弹出的菜单中选（4） 单击create按钮。

18、（5） 定义模型的总体积响应vol。（6） 单击responses=输入dis。（7） 单击responses type下的切换器，从弹出的菜单中选。（8） 单击Nodes，选择rbe3的两个点。（9） 选择total，（10） 点击Create按钮，回到optimization面板。9.定义目标（1） 进入页。（2） 单击面板左上角的转换器，从弹出的菜单栏中选择min。（3） 单击response=并选择vol。（4） 单击create按钮。（5） 单击return按钮，退出optimization面板。10.创建位移响应约束（1） 设置分析中约束的上限和下限。（2） 进入dconstrai

19、nts面板。（3） 单击constraint=输入dis。（4） 勾选upper bound=左侧的复选框。（5） 单击response=设置为dis（6） 单击loadsteps。（7） 勾选force旁边的复选框。（8） 单击select按钮。（9） 单击create按钮。11.检查优化问题（1） 从the Analysis页，进入OptiSturt面板。（2） 单击input File后Save as按钮。（3） 选择想把OptiSturt模型文件写入目录，并在File name处输入模型文件名xbl。（4） 使用文件拓展名.fem作为OptiSturt输入卡。（5） 单击Save按钮。（6） 注意在input file栏中出现xbl.fem文件的名字和位置。（7） 单击export options切换到all。（8） 单击run options切换到check。（9） 单击memory options切换到memory default。（10） 单击OptiSturt。12.优化分析计算（1） 从Analysis页，进入OptiSturt面板