如何利用ANSYS进行拓扑优化

如题所述

这个问题你提出也有几天了,尚未收到回答。不知道你有没有自己网站搜一下?网上还是有些这样类似的文章的。
如下,是我网上找到的,仅供你参考:
1.1、定义需要求解的结构问题
对于结构进行优化分析,定义结构的物理特性必不可少,例如,需要定义结构的杨氏模量、泊松比(其值在0.1~0.4之间)、密度等相关的结构特性方面的信息,以供结构计算能够正常执行下去。

1.2、选择合理的优化单元类型
在ANSYS中,不是所有的单元类型都可以执行优化的,必须满足如下的规定:
(1)2D平面单元:PLANE82单元和PLANE183单元; ??
(2)3D实体单元:SOLID92单元和SOLID95单元;
(3)壳单元:SHELL93单元。
上述单元的特性在帮助文件中有详细的说明,同时对于2D单元,应使用平面应力或者轴对称的单元选项。

1.3、指定优化和非优化的区域
在ANSYS中规定,单元类型编号为1的单元,才执行优化计算;否则,就不执行优化计算。例如,对于结构分析中,对于不能去除的部分区域将单元类型编号设定为≥2,就可以不执行优化计算,请见下面的代码片段:
……
……
Et,1,solid92
Et,2,solid92
……
Type,1
Vsel,s,num,,1,2
Vmesh,all
……
Type,2
Vsel,s,num,,3
Vmesh,all
……
……
说明:上述代码片段定义相同的单元类型(solid92),但编号分别为1和2,并将单元类型编号1利用网格划分分配给了1#体和2#体,从而对其进行优化计算;而单元编号为2利用网格划分分配给了3#体,从而不执行优化计算。
目标函数和约束条件
ANSYS程序提供一个专门用于预定义总体积的拓扑函数,即VOLUME,它既可用于目标函数,也可以用于约束条件。另外,目标函数和约束条件必须按照以下所示进行配对定义才有效。

注:
1、ANSYS程序只对单元类型编号等于1的单元部分进行拓扑优化,对于单元类型编号等于或大于2的单元网格不进行拓扑优化。
2、
(1)拓扑优化只能基于线性结构静力分析或模态分析,其它分析类型暂时还不支持。(2)ANSYS实际提供的拓扑优化为基于线性结构静力分析的最大静态刚
度拓扑优化设计和基于模态分析的最大动态刚度优化设计,同时需要达到体积最小化目的。(3)采用单载荷步或多载荷步的线性结构静力分析时,施加相应的载荷
和边界条件。采用模态频率分析,仅仅施加边界条件。
3、拓扑优化的结果对网格划分密度非常敏感,较细密的网格可以产生更加清晰、确定的拓扑
结果,但计算会随着单元规模的增加而需要更多的收敛时间;相反,较粗的网格会生成模糊、不确定的拓扑结果。另外,拓扑优化结果对载荷情况十分敏感,有时很
小的载荷变化将导致拓扑优化结果的巨大差异。

1.4、定义载荷步或者需要提取的频率
1.4.1 线性结构静态分析

于结构优化而言,其总是在特定的载荷(或者载荷步),约束和目标下进行的,在优化分析的过程中,必须执行线性结构静态分析,才能获得需要的优化之后的形
状。在ANSYS中,可以对单步载荷或者多步载荷执行优化分析,当然,单步载荷是最简单的了。然而,对于某个特定载荷步,必须使用LSWRITE载荷步存
储命令将载荷步预存起来,再用LSSOLVE命令进行求解。
先看看下面的代码片段:
……
……
D,10,all,0,,20,1
Nsel,s,loc,y,0
Sf,
Allsel
Lswrite,1
Ddel,
Sfdel,
Nsel,s,loc,x,0,1
D,all,all,0
F,212,fx,
Lswrite,2
……
……
Lswrite,3
……
……
Finish
……
Tocomp,mcomp,multiple,3
Tovar,mcomp,obj
Tovar,volume,con,,10
Todef
Toloop,20
……
……

明:该代码片段首先定义了3个载荷步,并利用LSWRITE命令将载荷步预存;之后利用Tocomp命令定义优化任务目标名称mcomp,并将体积减少
10%作为优化的约束条件,之后用Todef初始化优化过程,最后利用Toloop命令执行优化计算,最大计算次数20次。

内容比较多,我无法全部粘贴过来,如果你觉得有用,可以前往 http://wenku.baidu.com/link?url=McAL72vjf8z7IDvahHWQ0IHLzrNJ_AVmqG0m2WHjqgPP1sQekREO-CEzIYeeIxkWSj9ChSMK2rJ3fR3Hw1n18jrRFMqmEesnf-B6Xz_3v_W
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