Abaqus拓撲優化實例

2017-09-24  by:CAE仿真在線  來源:互聯網

拓撲優化是在優化迭代循環中,以最初模型為基礎,在滿足優化約束(比如最小體積或最大位移)的前提下,不斷修改指定優化區域單元的材料屬性(單元密度和剛度),有效的從分析模型中移走單元從而獲得最優設計。其主體思想是把尋找結構最優化的拓撲問題轉化為給定設計區域尋求最優材料分布的問題。下面以一個簡單的實例展示拓撲優化在Abaqus中實現的主要流程。

1. 模型的描述

模型為橫梁,長50mm,高15mm,厚1mm。材料為低碳鋼,密度7.9e-t/mm3,彈性模量2e5,泊松比0.3。優化的目標:求在體積減少50%的情況下,按照應變能最小,進行拓撲優化。

圖1 模型示意圖

2. 有限元模型的建立

建模時,采用2D的Shell模型,用平面應力單元進行網格劃分,并創建一個靜態分析步。

邊界:橫梁上邊左右兩端點為固定支撐,如圖2所示

載荷:下邊線中點受集中力F=10N,如圖3所示。

圖2 橫梁上邊兩端點固支約束

圖3 橫梁下邊中點受向下10N載荷

3. 基礎模型的分析結果

圖4 基礎模型的Mises應力云圖

4. 創建優化任務

進入Abaqus的優化模塊,單擊工具欄中的創建優化工具,在彈出的優化任務對話框中選擇拓撲優化任務,并編輯優化任務,凍結載荷和邊界區域,如圖5所示。

圖5創建設計響應

5.優化任務定義

單擊工具欄中的創建設計響應工具,選擇Single-term。分別創建應變能設計響應、中點位移設計響應以及體積的設計響應,如圖6所示。

圖6 創建設計響應

6. 創建目標函數

單擊工具欄中的創建目標函數工具,并編輯目標函數,目標函數設置為應變能最小,如圖7所示。

圖7創建目標函數

7. 創建約束

單擊工具欄中的創建約束工具,在彈出的對話中,對中點位移和體積進行約束,如圖8所示。

圖8 創建約束

8. 創建優化進程及結果

進入Job模塊,單擊工具欄中的創建優化進程工具,設置最大循環次數為50。

模型計算了29次后結束,下圖為優化過程中一些典型拓撲結果。

第四次循環后

第十二次循環后

第二十九次循環后

相關標簽搜索：Abaqus拓撲優化實例 abaqus分析培訓 abaqus技術教程 abaqus巖土分析 鋼筋混凝土仿真 abaqus分析理論 abaqus軟件下載 abaqus umat用戶子程序編程 Abaqus代做 Abaqus基礎知識 Fluent、CFX流體分析 HFSS電磁分析 Ansys培訓