ABAQUS基础介绍——结构优化

2017-03-18 by:CAE仿真在线来源:互联网

本文主要对Abaqus的结构优化(Structural Optimazition)做概括性介绍,主要包括:结构优化的含义、优化三要素、结构优化流程。

一、结构优化的含义

结构优化:在给定约束条件下,通过迭代运算,按某种目标(如重量最轻、成本最低、刚度最大等)求出最好的结构设计。

Abaqus结构优化有三种:拓扑优化、形状优化、尺寸优化。

拓扑优化(topology optimization):是指一种根据给定的负载情况、约束条件和性能指标,在给定的区域内对材料分布进行优化的数学方法。

形状优化(Shape Optimization):在保持结构的拓扑关系不变的情况下,调整结构设计域的形状和内边界尺寸,寻求结构最理想的几何形状。

尺寸优化(Size Optimization):在保持结构的形状和拓扑结构不变的情况下,通过优化杆件的截面面积、板壳的厚度等尺寸参数,寻求结构组件的最优截面尺寸和达到理想功能(提高刚度、减小振动等)。

用户可参考 AbaqusDocumentation 下的Abaqus Analysis User's Guide ——13.1.1 Structural optimization: overview

二、优化三要素

设计变量(Design variables):在优化中被改变的参数。例如:拓扑优化中的设计区域内的单元密度、形状优化中的表面节点位移、尺寸优化中壳单元的厚度等。例如n维设计变量可表示为:

目标函数(Objective functions):根据特定问题所追求的目标,用设计变量的数学关系表达出来的函数,就是我们所说的优化设计的目标函数。形式如下:

约束条件(Constraints):在结构优化过程中,设计变量的取值要收某些条件的限制,这些限制统称为约束条件。约束可分为等式和不等式描述,数学表达可为

三个要素在数学上可构成结构优化的数学模型,如下所示

三、ABAQUS的结构优化流程

Abaqus的结构优化流程如下,案例分析中会应用到下面流程。

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