ABAQUS拓扑优化仿真案例

2017-03-29  by:CAE仿真在线  来源:互联网

本文主要通过一个简单案例来展示Abaqus/CAE中拓扑优化的仿真分析操作流程。相应的理论部分请查看上一篇文章《ABAQUS基础介绍——结构优化》

一、问题描述

本案例无实际意义,只为拓扑优化操作流程展示。部件为三角件,下部底角固定约束,上部顶角受垂直底边外力20N,我们想通过拓扑优化减少材料分布,并且最大化材料刚度,拓扑优化中三角件三边不能进行改变。几何模型如下:

二、建模与材料赋值

1)建立如上图模型,具体尺寸无特殊要求,用户可根据比例进行创建。

2)建立材料属性、界面属性、赋值材料特性,材料属性如下:

三、创建装配体、部件网格划分

1)将创建的部件添加进装配体。

2)分割实体,分割结果如下,绿色区域变为我们拓扑优化的设计区域(Design Area)。

3)通过Seed Part(部件布种),选择合适的尺寸控制(Size Control),然后进行网格划分,网格划分结果如下:

四、创建分析步

创建静态线性摄动分析步,结果如下图:

五、创建约束

1)创建参考点,如下如

2)创建圆柱内表面与参考点的运动耦合约束,创建过程及结果如下

六、创建载荷与约束

两个底角参考点设置为固定约束,顶角参考点设定为Y方向20N外力,结果如下:

七、创建拓扑优化

首先,切换到优化模块(Optimization Module)

1)点击

Create Optimization Task),在弹出的创建优化任务对话框选择拓扑优化(Topology optinimation),点击Continue,选择优化区域(Design Area),点击鼠标中键确认后,弹出Edit Optimization Task对话框,保持默认设置,点击OK,完成拓扑优化任务的创建。

2)点击

创建设计响应(Create Design Response),弹出创建设计响应对话框,选择Single-term,点击Continue,选择whole model,弹出编辑设计响应(Edit Design Reaponse)对话框,在变量(Variable)下选择Strain energy,具体如图所示,点击OK后,完成应变能(Strain energy)设计响应。

同理,完成体积(Volume)设计响应的创建。

3)点击

创建目标函数(Create Objective function),输出名称后(可接受默认名称),点击Continue,弹出Edit Objective Function对话框,在name下选择D-Response-1以设计响应值应变能最小化为目标函数。如下图

4)点击

输出名称后(可接受默认名称),点击Continue,弹出编辑优化约束(Edit Optimization Constraint)对话框,选择D-Response-1,将Volume设计响应作为优化约束,并选择体积响应初始值≤0.2,点击OK,完成创建优化约束。

5)点击

创建几何约束(Create Geometric Restriction),在弹出的对话框,选择Frozen area(冻结区域),点击Continue,选择设计区域的三边(选择默认选择Regions,此时需切换到Faces) Done,弹出对话框,点击OK,完成优化几何约束的创建。

八、创建优化进程,并提交运行,查看运行结果

1)切换到Job Modue,点击

创建优化进行(Create Optimization Process),弹出对话框保持默认设置,点击OK,完成优化进程的创建,用户可查看其它设计并结合Abaqus文档进行学习。

2)点击

优化进程管理(Optimization Process Manager),弹出对话框点击Submit,提交优化进程,点击Monitor,进行运行监测,查看运行中出现的信息。

3)运行完成后,点击Result,查看优化结果,第一幅为正面图片,第二幅为背面图片。

文章如有不妥之处,欢迎交流讨论。

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