结构优化常用响应包括:质量、体积、应变能、静态应力、模态、固有频率、加权应变能等。
不同的优化方法及目的,选用不同的响应组合,各个响应的含义及特点如下所述:
1) 质量(mass)和体积(volume)响应为全局响应,在拓扑优化和尺寸优化中作为约束或目标。形貌优化对设计修改不敏感,一般不推荐。
2) 质量分数(massfrac)和体积分数(volumefrac)两者都是数值在0-1之间的全局响应,一般仅推荐用于拓扑优化中作为约束函数。
质量分数 = 当前迭代质量 / 初始总质量
体积分数 = (当前迭代总体积 - 初始非设计域体积)/ 初始设计体积
3) 静态应变能( Compliance ),可以认为应变能是结构刚度的倒数,当载荷给定后,结构的应变能越小,表示系统的刚度越大。应变能需与子工况相关,可以为整个结构或者单个属性定义应变能。适用于所有优化方法,尤其对于结构的概念优化方法,当刚度作为约束或目标时,选用此选项。
4) 加权应变能(Weighted Compliance)是在典型的拓扑优化中用于考虑多个子工况的一种方法,响应是每个子工况应变能的加权和。
5) 静态应力( Static Stress)静态应变(Static Strain)是和子工况相关的响应,需要注意的是此响应不能用于拓扑优化的设计空间中。
6) 固有频率(Frequency)是模态分析的结果,它必须与模态子工况相关。
7) 加权频率(Weighted Frequency)考虑优化多阶频率的一种方法,响应是每阶频率的加权和。
定义边界节点、优化节点、优化区域单元集合,插值出边界节点位移值。
优化节点集和单元集为可以变形的区域,其余区域不能选入。
输出调整后的子模型。

Hypermesh输入子模型与插值边界
重新定义 components ,赋材料和单元类型
输入边界条件 .cbdo 文件(有限元网格文件窗口)
将模板ansys → OptiStruct
重新定义component属性

更新单元类型
3D → order change → 1阶单元计算相对较快
3D → elem types → 2D&3D → 全选单元 → update 
定义控制卡:Analysis → control cards → shape → 


定义载荷步
初算

查看试算结果,应力结果为单元解,计算偏小50MPa+

建议试算结束之后,新建作业,重新设置。
Analysis → optimization
定义变量
→ free shape → desvar → node (by sets) → opt_node → create
定义响应
→ responses → … → elem (by sets) → opt_elem → create
定义约束
→ dconstraints → … → upper bound → load steps → create
定义参考目标
→ obj reference → … → pos reference → load steps → create
定义目标
→ objective → minmax → jiaquan → create 
优化计算
Optistruct 的结果文件类型有:* .h3d、* _des.h3d、* .out、* .stat 等。
.h3d 文件为 HyperView 后处理的三维可视化文件,_des.h3d 为优化后的结果文件,一般包含位移、应力、应变、拓扑密度分布等结果信息,可查看优化前后的结果进行对比。


Post → OSSmooth
1)拓扑优化的几何模型输出
将结果文件转化为几何模型,选择有限元文件和结果文件 .fem ,定义输出为几何文件 Geometry,点击OSSmooth,激活子面板 OSSmooth,Method 选择 autofe → surf,自动创建几何面,其余保持默认设置,点击 FE → surf。
Select mode: .fem 表示求解计算的有限元文件
result file:.Sh代表拓扑结果的形状文件
2)形貌优化的几何模型输出
基本操作同上,输出几何文件类型为 .stl
.Grid 表示节点位移结果文件
3)形状优化的几何输出
基本操作同上,输出几何文件类型为 .stl
优化结束后需要再次进行静强度复核。
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