APDL基础与仿真理论:多工况拓扑优化

重点:

1、 何为拓扑优化

区分尺寸优化、形状优化、拓扑优化。拓扑优化是形状优化的一种特殊形式。网上资料和ansys help文件都有详细说明。


2、单一工况载荷下的拓扑优化。单一工况拓扑操作流程很简单,APDL命令也很简单。Workbench也可以轻松实现。


3、多工况下的拓扑优化。需要apdl用到lswrite 命令。目前不清楚如何完全由workbench完成多工况的拓扑优化。有可能在workbench中借助APDL命令来实现,按下不表,后期再做学习。(更新,这是以前写的了。貌似workbench做多工况也毫无鸭梨了,感兴趣的可以试试)


案例如下:

平面应力问题。一个100*100的平面。左边固定,分别承受两种工况载荷情况。两种载荷并不是同时作用,所以要进行多工况下的拓扑优化分析。

6_APDL基础及仿真理论-多工况下的拓扑优化的图1


首先,对只有向上作用力fy=100时,或者只有向下作用力fy = -100时进行topo分析,结果如下图

6_APDL基础及仿真理论-多工况下的拓扑优化的图2 6_APDL基础及仿真理论-多工况下的拓扑优化的图3

然后,对fy=100和fy=-100作为同一工况下加载,进行topo分析,结果如下图

6_APDL基础及仿真理论-多工况下的拓扑优化的图4

然后,对多工况进行topo分析,结果如下图

6_APDL基础及仿真理论-多工况下的拓扑优化的图5


上述结果可以证明,下列程序确实可以满足多工况的拓扑优化。但是处理起来复杂模型,还是多有不便,所以如何将其应用到workbench,是下一次考虑的重点。



!APDL命令:

finish

/clear

/prep7           !进入前处理

et,1,plane82      !定义能进行topo分析的单元,将其编号为1,其他编号则不参与优化。

mp,ex,1,2e11

mp,prxy,1,0.3       !定义材料属性

rectng,0,100,0,100     !画个矩形面

esize,2,0

amesh,all           !划分网格

nsel,s,loc,x,0

d,all,all       !定义fix约束,第一个工况

nsel,s,loc,y,100

f,all,fy,-100     !施加节点力,第一个工况

allsel,all

lswrite,1        !写第一个工况文件

ddele,all

fdele,all      !删除所有边界条件,以便于进行第二个工况的读写

nsel,s,loc,x,0

d,all,all          ! 定义fix约束,第二个工况

nsel,s,loc,y,0

f,all,fy,100       !施加节点力,第二个工况

allsel,all

lswrite,2       !写第二个工况文件

/pbc,all, , 1        !显示BC

finish

/solu

tocomp,mcomp,multiple,2    !两个工况的作用,定义目标函数名称为mcomp。如果是单个工况,则是tocomp,**,sing,1

tovar,mcomp,obj        !将mcomp定义为目标函数

tovar,volume,con,,50,     !以体积减少50%为约束函数

todef,0.001        !收敛容差0.001

toloop,30,1         !拓扑进行最多30步

finish

/post1

plnsol,topo     !显示优化结果

finish

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