ansysworkbench拓扑优化

Ansys workbench 流体流动与传热优化

通过这种实验可是实现网格考核、结构尺寸对目标函数的影响分析、参数的敏感性分析以及工况参数对目标函数的影响分析等，找到最优的网格尺寸、结构尺寸和操作工况。下图为典型的ANSYS workbench优化分析的示意图：

其中模块与模块之间的关联可以实现交换数据。本文采用响应面优化的方法实现流体流动与传热的模拟优化。 1． 几何模型的建立 一．Geometry阶段

采用solidworks建立几何模型（注意本机上一定要同时有ANSYS和solidworks）。下图为建立几何模型的过程：为了简便采用简单的模型来验证本方法。

建立一个草图圆，然后智能尺寸标注，弹出尺寸修改窗，还有尺寸设置窗口。在这里要设置

实现参数化的几何尺寸关联接口。方法为：在尺寸设置窗口的主要指那一栏的第一个参数前面手动加上一个”DS_”，同时在模型树里面把每一步的操作名改为英文的（注意避开一些敏感字母），以下都按此操作。然后退出草图，拉伸凸台。这里标注第二个尺寸：拉伸长度。鼠标指针放到拉伸特征上，这是窗口出现草图出现拉伸的尺寸，蓝色的尺寸。然后右击该尺寸，出现尺寸设置窗口，修改主要指加上“DS_”。

至此，几何模型的创建结束，保持文

如何利用ANSYS进行拓扑优化

就目前而言，利用有限元进行优化主要分成两个阶段：

（1）进行拓扑优化，明确零件最佳的外形、刚度、体积，或者合理的固有频率，主要目的是确定优化的方向；

（2）进行尺寸优化，主要目的是确定优化后的的零件具体尺寸值，通常是在完成拓扑优化之后，再执行尺寸优化。

在ANSYS中，利用拓扑优化，可以完成以下两个目的：

（1）在特定载荷和约束的条件下，确定零件的最佳外形，或者最小的体积（或者质量）； （2）利用拓扑优化，使零件达到需要的固有频率，避免在使用过程中产生共振等不利影响。 1.ANSYS进行拓扑优化的进行拓扑优化的过程

在ANSYS中，执行优化，通常分为以下6个步骤： 1.1定义需要求解的结构问题

对于结构进行优化分析，定义结构的物理特性必不可少，例如，需要定义结构的杨氏模量、泊松比（其值在0.1～0.4之间）、密度等相关的结构特性方面定义需要求解的结构问题，选择合理的优化单元类型 ，设定优化和非优化的区域 定义载荷步或者需要提取的频率对优化过程进行定义和控制，计算并查看结果的信息，以供结构计算能够正常执行下去。

1.2选择合理的优化单元类型，在ANSYS中，不是所有的单元类型都可以执行优化的，必须

.

HyperMesh悬臂梁的拓扑优化

1.梁的网格划分 I.CAD文件的导入

1.启动HyerMesh Desktop。

2.在User Profile对话框中选择HyperMesh并单击Ok按钮。 3.点击快捷键Import Geometry

并选择cad文件并单击Import按钮。如下图：

这样就完成了一个CAD文件的导入。

II.编辑实体

1.在主面板中的选择Geom页，进入Solids面板。 2.选择

子面板。

3.在surfs栏下激活solids选择器。单击模型任意位置，此时整个模型被选中。 4.激活surfs选择器，选择如下图1-1所示的面：

.

.

图1-1

5.单击trim按钮产生一个分割面，模型被分割成两个部分，如下图1-2：

图1-2

6.在surfs栏下激活solids选择器。选择上部分如图1-3：

图1-3

7.激活surfs选择器，选择如下图1-4所示的面：

.

.

8.单击trim按钮产生一个分割面，模型被分割成两个部分，如下图1-5：

图1-5

9.重复2~5步骤分割出下面如图1-6的部分：

图1-6

10.选择子面板

11.在to be merged栏下激活solids选择器并选择如下图1-7所示的3个实体。

.

.

图1-7

论述了车身骨架拓扑优化的过程和几种车身骨架拓扑优化的处理方法,提出了车身骨架拓扑优化在理论研究、实际应用、拓展研究和软件研究等方面的研究方向。

维普资讯

4

技术纵横

轻型汽车技术

2 0 (/总 2 52 6 0 8 56) 2/ 2

车身骨架结构拓扑优化设计综述周星亮黄妙华

(汉理工大学汽车工程学院 )武摘要

.

论述了车身骨架拓扑优化的过程和几种车身骨架拓扑优化的处理方法，出了车身提 骨架拓扑优化在理论研究、际应用、实拓展研究和软件研究等方面的研究方向。关键词：车身骨架拓扑优化优化设计

现代汽车工程师认为，应该在车身结构设计的初始阶段引入拓扑优化理论，而不是仅凭经验来设计或改造结构。这种优化设计属于概念性设计范畴，具体到汽车车身设计方面，目的是在考虑各种可其能出现的危险工况下，根据不同的约束限制条件，在

个连续体的设计空间中确定出车身主要承载结构件的最佳布局。国内已陆续开展了这方面的理论研一

究及工程应用分析工作。

1拓扑优化方法简介 拓扑优化是在一定空间区域 (骨架结构或连续体)内寻求材料最合理分布的一种优化方法，它是一个迭代的过程。预先定义的某种材料分布开始 (从如均匀分布)一次迭代包含有限元分析、敏度计算，每灵和修改材料分布 3个子步骤。在多次迭代后(

拓扑优化是指形状优化，有时也称为外型优化。 拓扑优化的目标是寻找承受单载荷或多载荷的物体的最佳材料分配方案。这种方案在拓扑优化中表现为“最大刚度”设计。与传统的优化设计不同的是，拓扑优化不需要给出参数和优化变量的定义。目标函数、状态变量和设计变量（参见“优化设计”一章）都是预定义好的。用户只需要给出结构的参数（材料特性、模型、载荷等）和要省去的材料百分比。给每个有限元的单元赋予内部伪密度来实现。这些伪密度用PLNSOL，TOPO命令来绘出。拓扑优化的目标——目标函数——是在满足结构的约束（V）情况下减少结构的变形能。减小结构的变形能相当于提高结构的刚度。这个技术通过使用设计变量。

结构拓扑优化的基本思想是将寻求结构的最优拓扑问题转化为在给定的设计区域内寻求最优材料分布的问题。通过拓扑优化分析，设计人员可以全面了解产品的结构和功能特征，可以有针对性地对总体结构和具体结构进行设计。特别在产品设计初期，仅凭经验和想象进行零部件的设计是不够的。只有在适当的约束条件下，充分利用拓扑优化技术进行分析，并结合丰富的设计经验，才能设计出满足最佳技术条件和工艺条件的产品。连续体结构拓扑优化的最大优点是能在不知道结构拓扑形状的前提下，根据已知边界条件和载荷条件确

拓扑优化是指形状优化，有时也称为外型优化。 拓扑优化的目标是寻找承受单载荷或多载荷的物体的最佳材料分配方案。这种方案在拓扑优化中表现为“最大刚度”设计。与传统的优化设计不同的是，拓扑优化不需要给出参数和优化变量的定义。目标函数、状态变量和设计变量（参见“优化设计”一章）都是预定义好的。用户只需要给出结构的参数（材料特性、模型、载荷等）和要省去的材料百分比。给每个有限元的单元赋予内部伪密度来实现。这些伪密度用PLNSOL，TOPO命令来绘出。拓扑优化的目标——目标函数——是在满足结构的约束（V）情况下减少结构的变形能。减小结构的变形能相当于提高结构的刚度。这个技术通过使用设计变量。

结构拓扑优化的基本思想是将寻求结构的最优拓扑问题转化为在给定的设计区域内寻求最优材料分布的问题。通过拓扑优化分析，设计人员可以全面了解产品的结构和功能特征，可以有针对性地对总体结构和具体结构进行设计。特别在产品设计初期，仅凭经验和想象进行零部件的设计是不够的。只有在适当的约束条件下，充分利用拓扑优化技术进行分析，并结合丰富的设计经验，才能设计出满足最佳技术条件和工艺条件的产品。连续体结构拓扑优化的最大优点是能在不知道结构拓扑形状的前提下，根据已知边界条件和载荷条件确

1、ANSYS12.1 Workbench界面相关分析系统和组件说明

【Analysis Systems】分析系统 【Component Systems】组件系统 【CustomSystems】自定义系统 【Design Exploration】设计优化 分析类型 说明

Electric (ANSYS) ANSYS电场分析

Explicit Dynamics (ANSYS) ANSYS显式动力学分析 Fluid Flow (CFX) CFX流体分析 Fluid Flow (Fluent) FLUENT流体分析 Hamonic Response (ANSYS) ANSYS谐响应分析 Linear Buckling (ANSYS) ANSYS线性屈曲 Magnetostatic (ANSYS) ANSYS静磁场分析

ANSYSWORKBENCH疲劳分析指南

第一章 简介 1.1 疲劳概述

结构失效的一个常见原因是疲劳，其造成破坏与重复加载有关。疲劳通常分为两类：高周疲劳是当载荷的循环（重复）次数高(如1e4 -1e9)的情况下产生的。因此，应力通常比材料的极限强度低，应力疲劳（Stress-based）用于高周疲劳；低周疲劳是在循环次数相对较低时发生的。塑性变形常常伴随低周疲劳，其阐明了短疲劳寿命。一般认为应变疲劳（strain-based）应该用于低周疲劳计算。 在设计仿真中，疲劳模块拓展程序（Fatigue Module add-on）采用的是基于应力疲劳（stress-based）理论，它适用于高周疲劳。接下来，我们将对基于应力疲劳理论的处理方法进行讨论。 1.2 恒定振幅载荷

在前面曾提到，疲劳是由于重复加载引起：

当最大和最小的应力水平恒定时，称为恒定振幅载荷，我们将针对这种最简单的形式，首先进行讨论。

否则，则称为变化振幅或非恒定振幅载荷。 1.3 成比例载荷

载荷可以是比例载荷，也可以非比例载荷：

比例载荷，是指主应力的比例是恒定的，并且主应力的削减不随时间变化，这实质意味着由于载荷的增加或反作用的造成的响应很容易得到计算。 相反，非比例载

ANSYSWORKBENCH疲劳分析指南

第一章简介

1.1 疲劳概述

结构失效的一个常见原因是疲劳，其造成破坏与重复加载有关。疲劳通常分为两类：高周疲劳是当载荷的循环（重复）次数高(如1e4 -1e9)的情况下产生的。因此，应力通常比材料的极限强度低，应力疲劳（Stress-based）用于高周疲劳；低周疲劳是在循环次数相对较低时发生的。塑性变形常常伴随低周疲劳，其阐明了短疲劳寿命。一般认为应变疲劳（strain-based）应该用于低周疲劳计算。在设计仿真中，疲劳模块拓展程序（Fatigue Module add-on）采用的是基于应力疲劳（stress-based）理论，它适用于高周疲劳。接下来，我们将对基于应力疲劳理论的处理方法进行讨论。

1.2 恒定振幅载荷

在前面曾提到，疲劳是由于重复加载引起：

当最大和最小的应力水平恒定时，称为恒定振幅载荷，我们将针对这种最简单的形式，首先进行讨论。

否则，则称为变化振幅或非恒定振幅载荷。

1.3 成比例载荷

载荷可以是比例载荷，也可以非比例载荷：

比例载荷，是指主应力的比例是恒定的，并且主应力的削减不随时间变化，这实质意味着由于载荷的增加或反作用的造成的响应很容易得到计算。

相反，非比例载荷没有隐含各应力之间相互的

基于Wof法则的连续体结构拓扑优化方法l

第 3卷第 4期 820 年 7月 06

力学学 报 Chie e J un lfh T oei a n pl d Me h a s in s ro a e rtc la d A p c in c o e V l3 . 0_l 8 N .4OJ, 0 l 6y 2u0

基于 W of则的连法续体构拓结扑优化方法l蔡坤张洪武。陈飙松 ) (连大工理大工学业备结构分装国家析点实验室重大，连 6 21) 10 3

摘要基于物生力学中的 ofW法，则发了展种连续一体拓扑优的新化法方.有待化优的结被看作构一块遵是l

从 Wo法则长的生骨，把寻骼其找最优扑的拓过比程为骨拟骼的重建/生长程过.采骨用骼重的建/长 l生f律作规为准则新材更料布，直分达至到个一衡状态并平此由得获结构的最拓扑优.例表算了明提所方出的法有性 .效关键词

扑优化拓准则法，,W法则，多孔介质 o构，张量，造向各性异f l中分图号类 0:4 献标识码文：A 2 3章文号：编508-29 ) -054 0 941 (76 001 8 0 4

引 -在言结构计设中单，对纯其状形尺和寸优化不一定使能得结的性构达到最佳能 .弥补这种了不足，