Abaqus优化设计和敏感性分析高级教程

图 12-15 D、E位移约束

图 12-16 创建优化进程

? 查看优化结果

从菜单栏:Optimization?Results:Opt-process-C-clip,进入后处理模块。 View cut,并打开View cut Manager,对后处理模块下,从工具箱中激活

Opt_Surface进行Cut操作,隐藏材料密度小于0.3倍原始密度的区域,查看优化结果如图12-17所示。

同时,输出优化进程中,目标函数和约束值变化。

ODB history output,操作如下:从工具箱Create XY data:分别输出目标函数体积、

约束D点位移变化曲线,整理后如图12-18。

『18』

第12章优化设计和敏感性分析

图 12-17 优化结果

图 12-18 目标函数体积和约束位移变化曲线

查看图12-19第36次循环后优化模型位移、应力云图,可与图12-8、图12-9作比较。

图 12-19 第36次优化后的位移及应力云图

? 导出优化的几何

切换到Job模块,从菜单栏:Optimization?Extract:Opt-process-C-clip,可输出Inp和STL格式。

5、Inp解释说明

结构分析部分的Inp就不再赘述,在此节选优化迭代中的第36次设计循环的Inp文件:Opt-Process-C-clip-Job_036.inp

************************************************************************* ** NEW ELEMENT SET ADDED BY THE OPTIMIZATION SYSTEM **重新定义单元集

*ELSET, ELSET=EL_P1_M39 608,

** NEW PROPERTY ADDED BY THE OPTIMIZATION SYSTEM **对单元集赋予新的材料

*SHELL SECTION, ELSET=EL_P1_M39, MATERIAL=OPT_39 1.0000000, 5 **

** NEW MATERIAL ADDED BY THE OPTIMIZATION SYSTEM **新添加的材料属性

*MATERIAL, NAME=OPT_39 **新的密度 *DENSITY

8.8200000e-011, 0.00000000, **新的弹性模量

*ELASTIC, TYPE=ISOTROPIC

0.00013100000, 0.34100000, 0.00000000 **新的塑性应变-应力数据

*PLASTIC, HARDENING=ISOTROPIC 4.7336200e-007, 0.00000000, 0.00000000, 5.0900000e-007, 0.0010040100, 0.00000000, ?? **

『20』

第12章优化设计和敏感性分析

本12.3.1节完整讲述了C形夹的拓扑优化,在满足强度要求的同时,把体积减少了48%。此外,为了加工制造方便,可加入平面对称限制条件,让优化后的结构具有对称性。

12.3.2 汽车摆臂的拓扑优化

本例以图12-20的汽车摆臂作拓扑优化对象,在满足性能的前提下,最轻化结构。 1、问题描述

此汽车摆臂的有限元模型见图12-20,所用材料为刚材,此模型是小应变,仅设置线性材料,其密度7.85E-006kg/mm^3,杨氏模量200000MPa,泊松比0.3。

此有限元模型,设置了3步线性静力分析步,即3个工况;分别Coupling相应节点到参考点上(A、B、C、D)。

边界条件:约束B点的Y、Z自由度,C点的X、Y、Z自由度,D点的Z自由度; 集中力加载:在1、2、3分析步,分别对A点加载X、Y、Z方向的1000N集中力; 优化目标:最小化体积;

约束条件:在1、2、3分析步,A点合位移分别小于0.05mm、0.02mm、0.04mm; 设计变量:设计区域中的单元密度。

图 12-20 汽车摆臂的有限元模型

2、初始设计分析

从光盘打开本节图12-20所示的有限元模型12.3.2_Controlarm_pre.cae,并提交求解。 查看位移云图如图12-21,可大概了解结构的加载变形情况。

查看应力云图如图12-22,可知近蓝色区域应力值几乎为0,即其对结构强度并无贡献,也正是拓扑优化需要删除的区域。

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