拓扑优化简介及在ansys软件中的实现

1、拓扑优化简介和在ANSYS软件中实施、拓扑优化概述、ANSYS的拓扑优化过程、案例说明、主要内容、拓扑优化概述、拓扑优化概述、工程结构优化、尺寸优化：几何尺寸、材料特性、结构拓扑和几何形状作为设计变量、几何优化：连续几何区域的边界或边作为设计变量，拓扑优化：结构的最佳拓扑查找器区域中材质的最佳分布问题。拓扑描述方法，拓扑优化解决方案算法，均匀化方法密度方法可变厚度方法拓扑函数描述方法，有限元方法优化基准方法序列凸规划方法无网格方法，均匀化方法，优化基准方法序列凸规划方法，拓扑优化概述，可用于解决以下问题：(1)体积约束下的最大刚度设计：平滑度作为目标函数，体积作为约束函数；(2)在刚性约束下优

2、化最小体积：体积作为目标函数，刚度作为约束函数；(3)体积约束中的最大动态刚度设计：将n阶自然频率作为目标函数，将体积作为约束函数；(4)优化上述各种条件的组合；根据单位的伪密度去除材料，0(去除)，1(保留)，拓扑优化概览，ANSYS的拓扑优化过程，部署方法-APDL语言1，解决步骤，操作方法，GUI交互方法-最终用户，创建几何模型直接从ANSYSSOLID92或SOLID95 SHELL93需要输入杨氏模量和泊松比来定义实际常数(如壳厚度)、在ANSYS中设置拓扑优化过程以及定义材料属性。蒲松氏比不是预设的0.3，必须定义。必须定义重力、旋转或惯性载荷的密度。记住统一单位制的使用。最方便的

3、是使用材质库(MP read with the lib option，or preprocess ssor material props material library)。ANSYS的拓扑优化过程，建议对网格对的明确拓扑结果使用精细均匀的网格。但是，由于细分多次，因此网格的过度运行时间也会增加。未优化的单元类型设置为2或更高。不参与优化、优化、TYPE 2元素、TYPE 1元素、仅优化类型号为1的单元格、要排除优化区域，请将相应区域单元格类型设置为2或更大。ANSYS中的拓扑优化过程，应用载荷约束-固定点，对称边界条件等外部载荷-力，压力，温度和惯性载荷(例如重力和角速度)，约束直接影响结果

4、，下铰链UX=UY=0，下端点简单支撑UY=0在各种负载、一个负载阶段，选择性套用：以使所有负载结果造型与所有负载一起作用，从而提供最大刚性。所有载荷同时运行，假定总振幅，因此生成非保守的近似值。在单独的载荷阶段应用每个载荷，多载荷阶段优化解决方案结果形状对每个载荷的同刚度、ANSYS中的拓扑优化过程、相位优化故障诊断：优化控制(TOVAR和TODEF命令)体积减少(百分比形式)载荷阶段数收敛公差起始优化(TOLOOP命令)指定循环数，体积减少量对结果有重要影响。ANSYS中的拓朴最佳化程序，在主功能表中，topological opt-set up-basic opt.然后指定体积减少量。接

5、下来，拓扑optrun.选择输入迭代数并开始优化。ANSYS的拓扑优化过程，在常规后处理器中查看伪密度等幅图“topo plot”pln sol，topoor general post proc plot results nodal solution.红色表示要保留的材料(psudo-density 1.0)。蓝色表示可移除的材料(psudo-density 0.0)。、etab、Eden、topopletab、topopletab、edenspretab、edensesel、s、etab、edens、0.9、1 eplot、保留.关闭“位移比例： /DSCALE”，然后关闭或实用程序菜单pl

6、ot ctrls style displacement scaling.关闭图例栏： /PLOPTS、INFO、OFF或utility menu plot ctrls window controls window options.GUI操作从相应命令流的输出逐级查看最终完整输出，Help is very helpful！ANSYS中的拓扑优化过程，底部中间均匀压力为6.5MPa，顶部集中载荷为3.3KN，对于长方形平板零件，此问题的目标是在体积减少70%的情况下最小化结构的平滑度。实例的力载荷下的拓扑优化，3.3KN，6.5MPa，宽高比=160 120，弹性系数70MPa，泊松比0.33，案

7、例说明，1。定义分析类型preferencestructure 2。单位类型、平面厚度和材料性质定义(1)单位类型和参数选项preprocess element type Add/edit/Delete Add(2)实际常数preprocess ssor real constants Add/edd使用尺寸变量创建模型preprocess modeling create areas rectang Le By Dimensions 4.网格preprocess meshing meshtool，实例说明，5 .应用载荷和边界条件solution define loads apply struc

8、tural displacement symmetry b . c . on nodes solution define loads apply structural pressure on nodes分析(1)指定体积减少量Topological Opt-set up-basic Opt(2)Topological Opt Run优化开始(迭代输入)7。查看解决结果general post proc plot results contour plot Nodal solu Nodal solution topological optimization densites topological

9、 opt plot densities，示例示例：案例2热载荷合成中的拓扑优化，3.3KN，6.5MPa，水平/垂直=160 120，案例说明，热-结构耦合分析，组合方法，温度场边界条件，转换单位，转换材料特性，转换接触算法，参考温度设置，清除物理环境，设置边界条件，分析过程，温度场物理环境存储，温度场计算，节点温度，样例说明，二维实体：PLANE55四节点四边形单元PLANE77八节点四边形单元PLANE35三节点三角形单元三维实体：Solid70主立方体单元(可以降级为四面体)Solid87次四面体单元Solid90次立方体单元(可以降级为四面体) 避免使用立方体单位，示例说明，示例3 ANSYS WORKBENCH的拓扑优化，示例，两端固定支承