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,查询优化设计结果,如图12-29所示。
图 12-29 优化结果
同时,输出优化进程中,目标函数和约束值变化,操作如下:
(Create XY data:ODB history output),分别输出目标函数体积、约束A点位移变化曲线,整理后如图12-30,体积逐渐减小的情况下,A点在分析步1、2、3中最大位移分别小于0.05mm、0.02mm、0.04mm。
从工具箱
图 12-30 目标函数体积和约束位移变化曲线
查看如图12-31所示的第30次循环后优化模型的位移及应力云图,与图12-21、图12-22作比较,其最大应力增大少许,位移也在许可范围内。
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第12章优化设计和敏感性分析
图 12-31 第30次优化后的位移及应力云图(仅第3分析步)
? 导出优化的几何
切换到Job模块,从菜单栏:Optimization?Extract:Opt-process-Carm,可输出Inp和STL格式。
5、Inp解释说明
请参考结果文件:X:\\XXX\\Opt-Process-Carm\\SAVE.inp,其内容和12.3.1节类同。 本12.3.2节完整讲述了汽车摆臂的拓扑优化,在满足强度要求的同时,把体积减少了33%,其中,为了便于加工制造,创建了可锻造性及平面对称限制条件。以上内容,如有不明之处,可参考光盘中本节优化设置的有限元模型12.3.2_Controlarm_opt.cae。
12.4 形状优化实例
针对形状优化,主要是用在细节设计阶段,小幅度提升产品结构性能。本节以折弯端子(Terminal)的正向力(Normal Force)分析为例,详解形状优化。
12.4.1 问题描述
端子件Terminal正向力分析有限元模型见图12-32,所用材料为厚度0.2mm的铜材C70250,其密度8.82E-006kg/mm^3,杨氏模量131000MPa,泊松比0.341,屈服强度473MPa。
此模型有2步非线性静力分析步,3个Part(刚体Plug和Housing、变形体Terminal)。 位移加载:第1步:Plug在-Y方向移动0.8mm,第2步:Plug返回到原位; 边界条件:完全约束Terminal根部边,完全约束刚体Housing; 优化目标:最小化最大应变能密度; 约束条件:体积不变;
设计变量:设计区域边界节点移动。
图 12-32 端子件正向力分析的有限元模型
12.4.2 初始设计分析
从光盘打开本节图12-32所示的有限元模型12.4_Terminal_pre.cae,并提交求解。 1、查看位移、应力云图
查看端子位移云图,如图12-33,可知Plug返回原位后,端子的接触点永久变形PD(Permanent deformation)=0.16mm;查看端子应力云图,如图12-34,可知在Plug最大下压位移时,端子有较大屈服区域,即应力大于473Mpa的区域。
2、绘制力-位移曲线
创建Plug的力-位移曲线:在后处理模块下,点击工具箱中的(Create XY Date?ODB history out put),同时读取Plug的Y位移U2和反力RF2。然后,Create XY Date?Operate on XY data,用Combine(U2,RF2)函数生成图12-35所示的力-位移曲线。从图可知,最大Normal Force(NF)为1.57 N,接触点永久变形0.16 mm。
图 12-33 Y位移云图
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第12章优化设计和敏感性分析
图 12-34 应力云图
图 12-35 Plug力-位移曲线
12.4.3 优化设置
把打开的12.4_Terminal_pre.cae另存为12.4_Terminal_opt.cae,CAE界面切换到优化模块以进行形状优化设计。
3、创建优化任务
从菜单栏Task?Create?Shape optimization。
选择Terminal全部节点集Set-All-node_Terminal做设计区域,创建形状优化任务Task-1_Terminal_opt。设置如图12-36所示。
注意:Smoothing区域最好大于设计区域,以更佳光顺网格。