拓?fù)鋬?yōu)化25985

1、ANSYS高級分析技術(shù)指南拓?fù)鋬?yōu)化21第二章第二章拓?fù)鋬?yōu)化拓?fù)鋬?yōu)化什么是拓?fù)鋬?yōu)化？什么是拓?fù)鋬?yōu)化？拓?fù)鋬?yōu)化是指形狀優(yōu)化，有時也稱為外型優(yōu)化。拓?fù)鋬?yōu)化的目標(biāo)是尋找承受單載荷或多載荷的物體的最佳材料分配方案。這種方案在拓?fù)鋬?yōu)化中表現(xiàn)為“最大剛度”設(shè)計。與傳統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計不同的是，拓?fù)鋬?yōu)化不需要給出參數(shù)和優(yōu)化變量的定義。目標(biāo)函數(shù)、狀態(tài)變量和設(shè)計變量（參見“優(yōu)化設(shè)計”一章）都是預(yù)定義好的。用戶只需要給出結(jié)構(gòu)的參數(shù)（材料特性、模型、載荷等）和要省去

2、的材料百分比。拓?fù)鋬?yōu)化的目標(biāo)——目標(biāo)函數(shù)——是在滿足結(jié)構(gòu)的約束（V）情況下減少結(jié)構(gòu)的變形能。減小結(jié)構(gòu)的變形能相當(dāng)于提高結(jié)構(gòu)的剛度。這個技術(shù)通過使用設(shè)計變量（?i）給每個有限元的單元賦予內(nèi)部偽密度來實(shí)現(xiàn)。這些偽密度用PLNSOL，TOPO命令來繪出。例如，給定V=60表示在給定載荷并滿足最大剛度準(zhǔn)則要求的情況下省去60%的材料。圖21表示滿足約束和載荷要求的拓?fù)鋬?yōu)化結(jié)果。圖21a表示載荷和邊界條件，圖22b表示以密度云圖形式繪制的拓?fù)浣Y(jié)果

3、。圖21體積減少60%的拓?fù)鋬?yōu)化示例如何做拓?fù)鋬?yōu)化如何做拓?fù)鋬?yōu)化拓?fù)鋬?yōu)化包括如下主要步驟：1定義拓?fù)鋬?yōu)化問題。2選擇單元類型。3指定要優(yōu)化和不優(yōu)化的區(qū)域。4定義和控制載荷工況。5定義和控制優(yōu)化過程。6查看結(jié)果。拓?fù)鋬?yōu)化的細(xì)節(jié)在下面給出。關(guān)于批處理方式和圖形菜單方式不同的做法也同樣提及。定義拓?fù)鋬?yōu)化問題定義拓?fù)鋬?yōu)化問題定義拓?fù)鋬?yōu)化問題同定義其他線性，彈性結(jié)構(gòu)問題做法一樣。用戶需要定義材料特性（楊氏模量和泊松比），選擇合適的單元類型生成有限

4、元模型，施加ANSYS高級分析技術(shù)指南拓?fù)鋬?yōu)化23NSELALLF212FXLSWRITE2！寫第二個載荷工況…LSWRITE3！寫第三個載荷工況…FINISHSOLUTIONTOPDEF103！定義優(yōu)化的參數(shù)LSSOLVE131！在拓?fù)鋬?yōu)化前做所有三個載荷工況求解…定義和控制優(yōu)化過程定義和控制優(yōu)化過程拓?fù)鋬?yōu)化過程包括兩部分：定義優(yōu)化參數(shù)和進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化。用戶可以用兩種方式運(yùn)行拓?fù)鋬?yōu)化：控制并執(zhí)行每一次迭代，或自動進(jìn)行多次迭代。ANSYS

5、有三個命令定義和執(zhí)行拓?fù)鋬?yōu)化：TOPDEF，TOPEXE和TOPITER。TOPDEF命令定義要省去材料的量，要處理載荷工況的數(shù)目，收斂的公差。TOPEXE命令執(zhí)行一次優(yōu)化迭代。TOPITER命令執(zhí)行多次優(yōu)化迭代。?定義優(yōu)化參數(shù)定義優(yōu)化參數(shù)首先要定義優(yōu)化參數(shù)。用戶要定義要省去材料的百分比，要處理載荷工況的數(shù)目，收斂的公差。命令：TOPDEFGUI：MainMenuSolutionSolveTopologicalopt注——本步所定義的內(nèi)

6、容并不存入ANSYS數(shù)據(jù)庫中，因此在下一個拓?fù)鋬?yōu)化中要重新使用TOPDEF命令。?執(zhí)行單次迭代執(zhí)行單次迭代定義好優(yōu)化參數(shù)以后，可以執(zhí)行一次迭代。迭代后用戶可以查看收斂情況并繪出或列出當(dāng)前的拓?fù)鋬?yōu)化結(jié)果?？梢岳^續(xù)做迭代直到滿足要求為止。如果是在GUI方式下執(zhí)行，在TopologicalOptimization對話框（ITER域）中選擇一次迭代。命令：TOPEXEGUI：MainMenuSolutionSolveTopologicalopt