ANSYS Workbench的拓扑优化深度剖析

在实际工程中有很多关于拓扑优化的例子，常见的如齿轮的减重孔，桥梁的拱洞，自行车架等等，如下图（图片来源于网络）所示。

这些都是拓扑优化后的产物，不仅在结构强度上与优化前相差无几，而且大大的减轻了自身的重量，为未来的结构更新提供了很好的思路。下面将通过ANSYS Workbench软件对三角板进行拓扑优化。

1.建立模型

2.建立静力学模块并实现模型共享

3.划分网格

4.建立边界条件

5.求解，查看后处理

变形云图：

应力云图：

注意：从应力云图中可以看出整个三角板的应力分布区域，蓝色部分的范围为0.09-5.3034Mpa，应力很小，可以去除这一部分，因此基本可以从应力云图中看出拓扑优化后的结果。

6.建立拓扑优化模块

注意：拓扑优化模块与静力学的结果相连，进行数据传递。

7.设置响应参数

注意：设置为Mass，Percent to Retain设置为50%，表示保留百分之50的模型质量。

8.拓扑求解

9.拓扑优化Gif：

10.返回主页面

注意：在Topology Optimization的Results栏下右击，然后点击Transfer to Design Validation System，会再出现一个静力学，点击Updata选项，再次进入新的静力学中的Geomtry中，默认为打开SCDM。

11.自动显示出优化后的模型以及优化前的模型

12.去掉未优化模型前面的对号

13.点击草图，框选整个模型

14.修复模型

15.仅显示曲线

16.细节修复

17.轮廓修复完毕

18.倒圆角

19.厚度方向拉伸长度2mm

20.合并面

21.进入mechanical界面

注意：边界条件与未优化之前设置完全一样。

位移云图：

应力云图：

从优化前和优化后的对比来看，位移变化差异不大，应力由之前的46Mpa变为了51Mpa（在未验证网格无关性的条件下），通过拓扑优化分析，可以使模型在不减少承重的情况下按照设置的参数进行优化来实现结构的拓扑，为未来的结构设计提供了思路。

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