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Hyperworks Optistruct通過形貌優化減小結構變形

2019年08月11日 17:41:59 CAE 評論 1 條 閱讀 14 views 次

本文通過一個平闆模型介紹在Hyperworks OptiStruct中通過形貌優化減少結構變形的方法。本實例來自Hyperworks幫助文檔:tutorials\hwsolvers\optistruct,模型如下所示,在一個頂點上施加100N的力,另外三個頂點分别約束不同的自由度。

優化的目标是使施加力處的節點沿z軸正方向位移最小,且隻改變平闆的形狀,不改變厚度,平闆的厚度設置為1.0。

1、為形貌優化定義設計變量

通過Analysis面闆中的 optimization進入topography面闆。通過create子面闆創建設計變量topo,在props中選擇design屬性作為設計變量,此屬性中的所有單元均屬于設計空間。

2、創建加強筋約束

選擇子面闆bead params,minimum width處輸入5。該參數控制模型中加強筋的最小寬度。推薦值為單元平均寬度的1.5~2.5倍。在draw angle=處輸入60,該參數控制加強筋的拔模角度,推薦值為60~75。在draw height處輸入4.0,該參數控制模型中加強筋的最大高度(HGT)。勾選buffer zone旁的複選框,該參數建立一個設計區域和非設計區域單元之間的緩沖區。将draw direction設為normal to elements,該參數定義已創建的形狀變量的方向。将boundary skip設為load&spc,該選項告訴OptiStruct保留施加在設計空間外施加載荷和約束的節點。單擊update更新設計變量。

3、設置設計變量約束系數

選擇子面闆bounds,在Upper Bound=中輸入1.0,此系數控制節點移動變量的上限(UB>LB,默認為1.0)。通過該項設置的節點移動上限等于UB*HGT。

在Lower Bound=中輸入0.0,通過此系數設置節點移到的下限為LB*HGT。單擊update更新設計變量。

4、定義響應

為目标定義一個響應:載荷施加處節點的位移。

進入 responses面闆,在response=處輸入響應名稱displacement。将response type設置為static displacement。在nodes處選擇力的施加點,選擇dof3。單擊create按鈕創建響應。

5、定義優化目标

在本例中,目标是位移響應最小化。

進入objective面闆,選擇min,單擊response選擇上面創建的響應displacement,面闆中出現 loadstep按鈕。單擊loadstep按鈕,從列表中選擇torsion工況。單擊create完成目标函數定義。

6、提交計算

進入OptiStruct面闆提交計算,計算完成後查看最後一個載荷步平闆的變形,如下圖所示。

查看變形結果時應注意查看max=處是否為4(定義的加強筋高度),如果不是,則還需要繼續優化。可在optimization面闆下的opti control中減小OBJTOL參數的值,再次進行計算。

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