1.引言
产品概念设计阶段,单靠经验和想象做零部件设计,往往不够用。尤其在有明确约束条件的情况下,如果能引入拓扑优化技术,再结合设计经验,就有可能做出更符合结构技术方案、工艺要求,同时更轻更优的产品。
拓扑优化的核心思想其实很明确:给定载荷工况、约束条件和性能指标,在指定区域内自动寻找最优的材料分布方案。本质上是一道数学问题——让有限的材料发挥最大效用,该有材料的地方不缺,不该有的地方一克不多。
这项技术最大的价值,在于它不依赖设计师的直觉,而是用算法直接给出结构最优解,再由设计师判断是否满足工艺和装配要求。概念阶段用好它,能少走不少弯路。
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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