ABAQUS拓撲優(yōu)化仿真案例

2017-03-29 by:CAE仿真在線來源:互聯(lián)網(wǎng)

本文主要通過一個簡單案例來展示Abaqus/CAE中拓撲優(yōu)化的仿真分析操作流程。相應(yīng)的理論部分請查看上一篇文章《ABAQUS基礎(chǔ)介紹——結(jié)構(gòu)優(yōu)化》

一、問題描述

本案例無實際意義,只為拓撲優(yōu)化操作流程展示。部件為三角件,下部底角固定約束,上部頂角受垂直底邊外力20N,我們想通過拓撲優(yōu)化減少材料分布,并且最大化材料剛度,拓撲優(yōu)化中三角件三邊不能進行改變。幾何模型如下:

二、建模與材料賦值

1)建立如上圖模型,具體尺寸無特殊要求,用戶可根據(jù)比例進行創(chuàng)建。

2)建立材料屬性、界面屬性、賦值材料特性,材料屬性如下:

三、創(chuàng)建裝配體、部件網(wǎng)格劃分

1)將創(chuàng)建的部件添加進裝配體。

2)分割實體,分割結(jié)果如下,綠色區(qū)域變?yōu)槲覀兺負鋬?yōu)化的設(shè)計區(qū)域(Design Area)。

3)通過Seed Part(部件布種),選擇合適的尺寸控制(Size Control),然后進行網(wǎng)格劃分,網(wǎng)格劃分結(jié)果如下:

四、創(chuàng)建分析步

創(chuàng)建靜態(tài)線性攝動分析步,結(jié)果如下圖:

五、創(chuàng)建約束

1)創(chuàng)建參考點,如下如

2)創(chuàng)建圓柱內(nèi)表面與參考點的運動耦合約束,創(chuàng)建過程及結(jié)果如下

六、創(chuàng)建載荷與約束

兩個底角參考點設(shè)置為固定約束,頂角參考點設(shè)定為Y方向20N外力,結(jié)果如下:

七、創(chuàng)建拓撲優(yōu)化

首先,切換到優(yōu)化模塊(Optimization Module)

1)點擊

創(chuàng)建優(yōu)化任務(wù)(

Create Optimization Task),在彈出的創(chuàng)建優(yōu)化任務(wù)對話框選擇拓撲優(yōu)化(Topology optinimation),點擊Continue,選擇優(yōu)化區(qū)域(Design Area),點擊鼠標中鍵確認后,彈出Edit Optimization Task對話框,保持默認設(shè)置,點擊OK,完成拓撲優(yōu)化任務(wù)的創(chuàng)建。

2)點擊

創(chuàng)建設(shè)計響應(yīng)(Create Design Response),彈出創(chuàng)建設(shè)計響應(yīng)對話框,選擇Single-term,點擊Continue,選擇whole model,彈出編輯設(shè)計響應(yīng)(Edit Design Reaponse)對話框,在變量(Variable)下選擇Strain energy,具體如圖所示,點擊OK后,完成應(yīng)變能(Strain energy)設(shè)計響應(yīng)。

同理,完成體積(Volume)設(shè)計響應(yīng)的創(chuàng)建。

3)點擊

創(chuàng)建目標函數(shù)(Create Objective function),輸出名稱后(可接受默認名稱),點擊Continue,彈出Edit Objective Function對話框,在name下選擇D-Response-1以設(shè)計響應(yīng)值應(yīng)變能最小化為目標函數(shù)。如下圖

4)點擊

創(chuàng)建約束(Create Constraint),

輸出名稱后(可接受默認名稱),點擊Continue,彈出編輯優(yōu)化約束(Edit Optimization Constraint)對話框,選擇D-Response-1,將Volume設(shè)計響應(yīng)作為優(yōu)化約束,并選擇體積響應(yīng)初始值≤0.2,點擊OK,完成創(chuàng)建優(yōu)化約束。

5)點擊

創(chuàng)建幾何約束(Create Geometric Restriction),在彈出的對話框,選擇Frozen area(凍結(jié)區(qū)域),點擊Continue,選擇設(shè)計區(qū)域的三邊(選擇默認選擇Regions,此時需切換到Faces)