车架结构优化的未来:HyperMesh拓扑优化实践

了解了HyperMesh软件简介和学习了软件中车架管径优化的相关知识,相信大家对HyperMesh这个软件有了一定的认识,那今天,让我们来学习另外一个知识——HyperMesh的车架拓扑优化。


大家第一次听到拓扑优化,肯定会提出几个问题:什么是拓扑优化?拓扑优化可以干什么?怎么实现拓扑优化?


所谓拓扑优化,实际上就是均匀分布材料的空间域在一定的负载和约束条件下,通过数学方法计算得到材料的最佳分布方案。


那现在就让我们来看看怎么用HyperMesh实现车架拓扑优化吧!


我们打开HyperMesh后选择optistruct求解器。

HyperMesh的车架拓扑优化的图1



导入模型之后,我们要做的事情就是模型的处理。将自由边转换成共享边,使用下面的工具。

HyperMesh的车架拓扑优化的图2


进入面板后会发现有些边是红色,有些是绿色。红色的表示自由边,绿色的表示共享边,我们要将模型面与面相交的边变成共享边,否则会对之后网格划分的连接性会有影响。

HyperMesh的车架拓扑优化的图3


处理完如下图(还有一些自由边,但这些自由边是不会影响网格划分的)

HyperMesh的车架拓扑优化的图4


接下来是划分网格:

HyperMesh的车架拓扑优化的图5


在此设置网格尺寸为8。

HyperMesh的车架拓扑优化的图6


定义刚性单元:(把悬架看做是刚体)

HyperMesh的车架拓扑优化的图7

HyperMesh的车架拓扑优化的图8


1箭头指的是主点,2箭头指的是从点

从点可有多个,主点只有一个,在选择上端点为主点


我们进行拓扑优化的过程大致有:定义材料属性,施加载荷以及边界条件,定义工况,响应以及目标函数。


1.定义材料:(注意坐标轴附近的红色箭头)

HyperMesh的车架拓扑优化的图9


参数的设置如下图(仅供参考)

HyperMesh的车架拓扑优化的图10


2.定义属性:

HyperMesh的车架拓扑优化的图11


在这里设置壳单元厚度为20

HyperMesh的车架拓扑优化的图12


3.定义两个载荷集:(注意红色箭头)

HyperMesh的车架拓扑优化的图13


命名看自己喜好,在此定义了force和spc两个载荷集。


4.施加力和约束:

HyperMesh的车架拓扑优化的图14


此时要特别注意右下角的箭头,显示spc说明你施加的载荷会存储在spc这个集里。当施加力时,就要更改这里为force载荷集。

HyperMesh的车架拓扑优化的图15


约束了后悬的六个自由度

在前悬施加了反向1000N的力


5.定义工况:

HyperMesh的车架拓扑优化的图16

HyperMesh的车架拓扑优化的图17


spc选择spc载荷集,load选择force载荷集


6.定义响应,边界条件,目标函数:

HyperMesh的车架拓扑优化的图18

HyperMesh的车架拓扑优化的图19


在此定义了质量分数(massfrac)以及柔度(weighted comp)两个响应

HyperMesh的车架拓扑优化的图20


边界条件:(这里的设置表示质量不超过总质量的百分之三十

HyperMesh的车架拓扑优化的图21


目标函数:(表示柔度最小,刚度最大

HyperMesh的车架拓扑优化的图22


7.定义设计变量:

HyperMesh的车架拓扑优化的图23

HyperMesh的车架拓扑优化的图24


8.给component赋予属性:(右击Fill,点击Assign)

HyperMesh的车架拓扑优化的图25


完成以上步骤就可以求解了

HyperMesh的车架拓扑优化的图26


以下是优化的结果:

HyperMesh的车架拓扑优化的图27


这次车身车架组关于HyperMesh车架拓扑优化的讲解到这里就已经结束了,相信大家对于HyperMesh这个软件已经更加熟悉并且掌握了关于车架拓扑优化的相关操作。



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