本实例使用等效静态载荷法建立挖掘机工作臂多体动力学系统的优化。在 HyperMesh中建立模型,在 OptiStruct中进行拓扑优化计算。优化的目标是在保证质量不超过许可质量的情况下,最大限度地提高挖掘机下臂的刚度。模型的单位为kg，N，m和s。所用模型为帮助文档tutorials\hwsolvers\optistruct下的Excavator_MBD.hm。在模型Excavator_MBD.hm中已经定义了挖掘机的多体动力学问题,所有的体都被定义成刚体。

优化问题如下：

设计变量：挖掘机下臂(柔性体)的单元密度。

目标：最大限度地降低一个静态载荷工况中的最大应变能。

约束：指定体积分数上限。

1、提交瞬态多体动力学模拟并查看分析结果

进入Optistruct页面提交求解，计算完成后在HyperView中查看分析结果动画。由于挖掘机工作臂的各个部件均被设置成了刚体，在分析结果中无位移和应力的输出。

2、将刚体重新定义成柔性体

原始模型中下臂是一个刚体,为了优化,需要将其转变为柔性体。在Analysis页面中单击bodies，选择update子面板。在Body=中选择Lower_Arm，此时可以看到type= PRBODY,表明下臂为一刚体。将type更改为PFBODY，将number of modes切换为nmodes并输入20,以使CMS方法中包含的模态阶数增至20。单击update更新数据。

3、定义拓扑优化设计变量

选择topology进入拓扑优化面板。定义拓扑优化变量L_Arm_Topology，在props中选择 lowerarm，将type设置为PSOLID。单击create创建优化变量。

激活parameters面板，切换minmemboff至 mindim=并输入0.05。单击update为拓扑优化施加一个0.05m的最小尺寸工艺约束。

4、定义响应

本例定义两个响应：作为目标的应变能响应和作为约束的体积分数响应。

进入responses面板，创建体积分数响应Volfrac，response type选择 Volumefrac，将Total切换到by entity，prop选择lowerarm。单击 create创建响应。

再定义一个应变能响应Comp，responsetype选择compliance，确保实体选择选项为Total，单击create创建响应。

5、定义参考目标

在optimization面板中单击objreference，在dobjref=输入MAX_Comp，勾选pos reference输入1.0，勾选 neg reference输入-1.0，response选择Comp。将loadsteps选项设为all,以确保参考目标包含等效静态载荷法中的所有工况的应变能。单击create按钮创建参考目标。

6、定义目标函数

本实例优化目标是将等效静态载荷工况中的最大应变能最小化。

进入objective面板，选择minmax目标函数，dobjrefs选择MAX_Comp，单击create创建目标函数。

7、定义体积分数约束

进入dconstraints面板，创建约束Vol_Constr，勾选upper bound=并输入0.5，response中选择Volfrac。

8、优化求解

在Optistruct中提交计算，求解完成后在HyperView中查看求解结果。阀值大于0.5的拓扑优化结果显示如下所示。