Hyperworks Optistruct通过形貌优化减小结构变形
本文通过一个平板模型介绍在Hyperworks OptiStruct中通过形貌优化减少结构变形的方法。本实例来自Hyperworks帮助文档:tutorials\hwsolvers\optistruct,模型如下所示,在一个顶点上施加100N的力,另外三个顶点分别约束不同的自由度。

优化的目标是使施加力处的节点沿z轴正方向位移最小,且只改变平板的形状,不改变厚度,平板的厚度设置为1.0。
1、为形貌优化定义设计变量
通过Analysis面板中的optimization进入topography面板。通过create子面板创建设计变量topo,在props中选择design属性作为设计变量,此属性中的所有单元均属于设计空间。

2、创建加强筋约束
选择子面板bead params,minimumwidth处输入5。该参数控制模型中加强筋的最小宽度。推荐值为单元平均宽度的1.5~2.5倍。在draw angle=处输入60,该参数控制加强筋的拔模角度,推荐值为60~75。在draw height处输入4.0,该参数控制模型中加强筋的最大高度(HGT)。勾选buffer zone旁的复选框,该参数建立一个设计区域和非设计区域单元之间的缓冲区。将draw direction设为normal to elements,该参数定义已创建的形状变量的方向。将boundaryskip设为load&spc,该选项告诉OptiStruct保留施加在设计空间外施加载荷和约束的节点。单击update更新设计变量。

3、设置设计变量约束系数
选择子面板bounds,在UpperBound=中输入1.0,此系数控制节点移动变量的上限(UB>LB,默认为1.0)。通过该项设置的节点移动上限等于UB*HGT。
在Lower Bound=中输入0.0,通过此系数设置节点移到的下限为LB*HGT。单击update更新设计变量。

4、定义响应
为目标定义一个响应:载荷施加处节点的位移。
进入 responses面板,在response=处输入响应名称displacement。将response type设置为static displacement。在nodes处选择力的施加点,选择dof3。单击create按钮创建响应。

5、定义优化目标
在本例中,目标是位移响应最小化。
进入objective面板,选择min,单击response选择上面创建的响应displacement,面板中出现 loadstep按钮。单击loadstep按钮,从列表中选择torsion工况。单击create完成目标函数定义。

6、提交计算
进入OptiStruct面板提交计算,计算完成后查看最后一个载荷步平板的变形,如下图所示。

查看变形结果时应注意查看max=处是否为4(定义的加强筋高度),如果不是,则还需要继续优化。可在optimization面板下的opti control中减小OBJTOL参数的值,再次进行计算。

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