在Hyperworks OptiStruct结构拓扑优化中添加拔模方向和对称约束
为了制作的方便和结构的美观,有时在进行结构拓扑优化时需要约束结构的拔模方向或将结构约束为对称结构。下面以汽车控制臂的轻量化设计为例,介绍下在Hyperworks OptiStruct结构拓扑优化中添加拔模方向工艺约束和对称工艺约束的基本步骤。
关于在OptiStruct中进行汽车控制臂的轻量化设计的详细方法可参考本站文章《利用Hyperworks OptiStruct进行多工况优化设计——汽车控制臂的轻量化设计》,关于Hyperworks OptiStruct中拔模约束和对称约束的理论知识可参考本站文章《Hyperworks OptiStruct结构拓扑优化的对称工艺约束》和《Hyperworks OptiStruct结构拓扑优化的拔模方向工艺约束》。本例所使用模型为Hyperworks帮助文档模型carm_draw_symm.fem。
1、定义对称约束和拔模方向约束
从Analysis页进入Optimization页面,单击topology命令,选择parameters子面板。设置最小成员尺寸mindim为16.这使得结构任意部分的尺寸或厚度要大于16mm。如果用户设置了工艺约束而没有设置此选项,则OptiStruct会基于网格平均尺寸自动设置最小成员尺寸。单击update更新数据表。
选择draw子面板,设置拔模方向约束。
将draw type设置为single,按下图所示选择anchor node(下面的节点)和first node(上面的节点)。该两点定义了Z轴正向(拔模方向)。在obstacle处选择不参与拔模方向约束的单元,本例中选择nodesign部件。
选择pattern grouping子面板,定义对称约束。将pattern type设置为1-pln sym。
不论初始网格、边界条件或载荷是否对称,OptiStruct拓扑优化中的对称约束都将为实体模型创建对称设计。本实例中,选项1-pln sym使得设计关于一个已定义平面对称,根据anchor node和first node确定对称面。从anchor node到first node定义的向量,是对称面的法向向量,并且该对称面通过anchor node。
按下图所示选择anchor node和first node。单击update按钮,更新设计变量。
从Analysis页面中单击OptiStruct命令提交数据进行求解。下图所示为添加了拔模约束和对称约束后的单元密度的等值线云图求解结果。