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使用Hyperworks Optistruct進行梁單元和殼單元的聯合尺寸優化

2019年09月21日 17:11:31 CAE 暫無評論 閱讀 0 views 次

在文章《在Hyperworks Optistruct中進行尺寸優化的流程》中介紹了在Hyperworks中使用Optistruct求解器進行殼單元厚度尺寸優化的方法。本文将介紹在Hyperworks中使用Optistruct求解器進行梁單元尺寸優化的方法,并聯合殼單元進行整個模型的尺寸優化。所使用的模型為幫助文檔碎紙機模型tutorials\hwsolvers\optistruct\shredder.fem.

優化問題如下:

√設計目标:總質量最小化。

√設計約束:橫向震動頻率高于6Hz;

√設計變量:梁的寬度、厚度、深度以及殼單元的厚度;

1、模态分析

為保證優化中定義的約束是合理的,在定義優化前先進行一次模态分析,來識别結構的響應。

由于實例模型所有的前處理工作已全部做完,直接進入Optistruct求解器,将run options設置為analysis,進行求解計算即可。

計算完成後查看前4階的變形雲圖如下所示:

第3階(3.96Hz)和第4階(4.83Hz)模态結構的橫向變形較大,特别是第4階模态,結構的上部出現了橫向扭曲。這種變形會影響到碎紙機的使用性能,因此模态優化目标是橫向震動頻率大于6Hz.

2、定義設計變量

該問題的設計變量是頂蓋的厚度、梁的寬度、厚度和深度。

進入size(parameter)面闆,選擇desvar子面闆。輸入設計變量名稱covethck,并進行如下設置:initial value=3.0, lower bound=1.0, upper bound=6.0。

同樣創建另外4個設計變量,初始值、上下限設置如下:

3、将設計變量關聯到殼單元

在size面闆中選擇generic relationship子面闆,名稱輸入covethck,系數C0設置為0,在prop中選擇cover殼單元屬性,确認屬性選擇為Thickness T,在designvars中選擇上面創建的設計變量covethck,并将其後面的系數設置為1.

4、定義梁單元的尺寸屬性和設計變量之間的關聯

梁單元的截面形狀、變量名稱及初始尺寸如下圖所示。

在size面闆中選擇generic relationship子面闆。在将名稱設置名稱為DIM1,設置C0系數值為0,在prop中選擇fame2,将屬性設置為Dimension1,在designvars中選擇設計變量Beamwide,并将其後面的系數設置為1,單擊create創建梁單元截面尺寸和設計變量之間的關聯。

同上,分别創建DIM2、DIM3、DIM4,prop均選擇frame2,屬性分别設置為Dimension2、Dimension3、Dimension4,設計變量分别對應Beamhigh、Beamthck1、Beamthck2,C0系數均為0,設計變量系數均為1.

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