搜索ABAQUS汽車控制臂的拓撲優化
2017-08-18 by:CAE仿真在線 來源:互聯網
優化目標:
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使用ABAQUS優化模塊通過在最大化其剛度的同時減小控制臂的體積來優化汽車控制臂的設計。
應用說明:
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汽車控制臂的拓撲優化。 在拓撲優化過程中,修改設計區域中單元的材料屬性(有效地從Abaqus分析中除去單元或添加單元),直到達到最佳解。
幾何模型:
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汽車控制臂模型是二次四面體(C3D10)單元進行孤立網格劃分。 控制臂關于X-Y平面對稱,僅研究了模型的一半。優化前如圖1、2所示:
圖1
圖2
材料屬性:
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控制臂由楊氏模量為210GPa,泊松比為0.3的彈性材料制成。
邊界條件與荷載:
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模型的中心被約束為關于Y-Z平面對稱。 控制臂的左上端和右上端位于設計區域的外側,并以所有三個平移自由度固定。 下軸承中心也在設計區域之外,其平移沿z方向約束。下軸承的中心節點在x方向加載70000 N的集中力,在y方向裝載-70000 N。
優化特征:
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優化任務:
創建由基于條件的優化算法控制的拓撲優化任務。
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設計區:
模型的設計區域是優化過程中要修改的區域,如圖3所示。某些區域被排除在設計區域之外,因為它們是固定裝置所需要的,并且用于施加載荷。從設計區域排除的單元的材料屬性保持不變。
圖3
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設計響應:
創建一個設計響應,計算設計區域中所有單元上的應變能的總和。第二個設計響應計算設計區域的體積。
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目標函數:
目標函數定義了優化的目標。在該示例中,單個目標函數目的是使設計區域的應變能的總和最小化。由于柔度被定義為應變能的總和,剛度是柔度的倒數,因此目標函數等效于最大化設計區域的剛度。
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約束:
優化約束約束整個拓撲優化過程。約束必須允許優化達到既可行又可接受的解決方案。在此示例中,創建了一個約束,該約束指定優化模型應包含原始控制臂初始體積的57%。
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幾何限制:
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定義幾何限制來進一步限制拓撲優化過程,以確保為可使用標準技術(如鑄造或鍛造)制造的設計,如圖4所示。
圖4
優化結果:
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