Ansys 拓扑优化.ppt

拓扑优化
拓扑优化
内容:
A. 拓扑优化的定义、目的及实例
B. 它是如何工作的?
C. 如何进行拓扑优化
D. 拓扑优化之后的处理
E. 示例
拓扑优化 A. 拓扑优化的定义、目的
什么是拓扑优化?
一种形状优化形式,给出何处可以去掉材料以减轻重量的建议
满足规定的减少材料量的同时最大化结构刚度
依赖于单元的伪密度来决定材料去留0 (去掉) 、1 (保留)
拓扑优化 ...拓扑优化的定义、目的
如何应用拓扑优化?
对概念设计…由简单形状诸如块开始,依赖于载荷获得一个概念真实形状应该如何
获得改进设计的想法…发现在现有设计中何处的材料可以去掉
设计旋转车轮,开始于实体圆环,利用拓扑优化确定最佳利用材料的形状为轮辐式转轮
拓扑优化 ...拓扑优化的定义、目的
拓扑优化B. 它是如何工作的?
(或最小化柔度)
ANSYS给每一个单元分配一个伪密度h从0(去掉材料)到1(保留材料) 等值图h表明何处可以去掉材料
对所有单元设置h=1导致最大刚度设计,但这是尝试求解我们通过给定一个希望的体积减少量来约束设计。
重新叙述拓扑优化问题:
服从体积约束通过变化单元伪密度从0到1使刚度最大化(或使结构柔度最小化). ANSYS 使用柔度能作为目标函数(要减少的)
这样就是一个标准的优化问题:
柔度能作为目标函数
体积(或体积减少量)作为状态变量
单元伪密度hi 作为设计变量, 0<hi<1.
拓扑优化...它是如何工作的?
拓扑优化C. 步骤
四个基本步骤:
建立模型
施加载荷
求解拓扑优化
查看结果
建立几何模型
定义单元类型
拓扑优化的有效单元类型为:
PLANE2* 或 PLANE82*.
SOLID92 或 SOLID95
SHELL93
定义实常数(壳厚度等)
拓扑优化步骤 …建立模型
只对类型号为1的单元进行优化。
因此, 若想排除优化的区域,诸如孔或支持附近,只需将该单元类型改为2或更大。
不参与优化的
优化的
TYPE 2
elements
TYPE 1
elements
拓扑优化步骤 …建立模型