基于ANSYS的自行车车架拓扑优化实战

1.引言

产品概念设计初期,单纯的凭借经验以及想象对零部件进行设计往往是不够的,在适当约束条件下,如果能充分利用“拓扑优化技术”进行分析,并结合丰富的产品设计经验,是有能力设计出更满足产品结构技术方案、工艺要求、而且更质轻质优的产品的。拓扑优化主要思想是寻求一种能够根据给定负载情况、约束条件和性能指标,在指定区域内对材料分布进行优化的数学方法,对系统材料发挥最大利用率。


2.问题描述

车架是自行车的骨架和主体,它的强度、刚度和重量直接影响自行车的承载能力和轻便程度。随着自行车产业的发展,先后出现了各种结构形状的车架,例如左右两二角形车架,1个四边形和1个二角形车架和1根弯杠和1个二角形车架等。本实例使用ANSYS寻求为了在较轻重量的前提下获得自行车车架的最大强度和刚度。

本实例的模型比较简单为一长方形,长为1.2m,宽为0.6m。


3.软件的基本设置


图 建立拓扑优化设计系统


图 导入计算模型


图 设置分析类型为2D


图 设置二维模型为平面应变


图 设置网格尺寸


图 定义固定约束


图 定义位移约束


图 定义载荷


图 定义载荷


图 开始静力学求解


图 拓扑优化分析面板


图 拓扑优化响应约束设置面板


图 开始优化计算


图 拓扑优化的计算结果

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