最大化刚度

最大化刚度是多个优化目标之一,适用于拓扑优化、形貌优化、厚度优化和点阵优化。

为拓扑优化最大化刚度

运行拓扑优化时,将设计空间的刚度最大化可以得到在模型中产生的位移量最小的形状。如果选择最大化刚度作为优化目标,则需要指定以下一项或多项:
  1. 质量目标 — 推荐,通过运行优化窗口施加。
  2. 频率约束 — 可选,通过运行优化窗口施加。
  3. 位移约束 — 可选,通过位移约束工具施加。
    注: 优化完成后,刚度最大化的最佳结果通常显示在“形状浏览器”窗口中五角星附近的拓扑滑块附近。最佳结果是所有载荷和固定约束位置的连接点。

为形貌优化最大化刚度

运行形貌优化时,将设计空间的刚度最大化可以得到刚度最大的形状。如果选择最大化刚度作为优化目标,则需要指定以下一项或多项:
  1. 拉延筋选项 — 通过运行优化窗口施加。
  2. 位移约束 — 通过位移约束工具施加。
  3. 频率约束 — 通过运行优化窗口施加。

为厚度优化最大化刚度

运行厚度优化时,将某个设计空间的刚度最大化就是更改零件的厚度以抵抗偏移。如果需要选择最大化刚度作为优化目标,则需要指定以下一项或多项:
  1. 总质量目标 — 通过运行优化窗口施加。
  2. 位移约束 — 通过位移约束工具施加。
  3. 频率约束 — 通过运行优化窗口施加。

为点阵优化最大化刚度

运行点阵优化时,将设计空间的刚度最大化可以得到在模型中产生的位移量最小的形状。如果选择最大化刚度作为优化目标,则需要指定以下一项或多项:
  1. 点阵 — 通过运行优化窗口施加。
  2. 质量目标 — 通过运行优化窗口施加。
  3. 频率约束 — 通过运行优化窗口施加。
  4. 位移约束 — 通过位移约束工具施加。

示例:根据质量目标最大化刚度

根据已设定的不同质量目标,在刚度最大化的条件下对下图所示的摩托车支架进行了优化。

质量目标为整个设计空间的 50% 时,结果为完全连接。下一步是尝试降低质量目标,以观察能否得到具有类似连接的零件。



图 1. 初始模型
图 2. 质量目标为 50%
如下图所示,将质量目标降至整个设计空间的 30% 时,得出的结果仍然是完全连接。


图 3. 质量目标为 30%
但是,当质量目标降至整个设计空间的 20% 时,优化后的形状则显示为分离。
图 4. 质量目标为 20%

其表明,对结果形状载荷路径所做的定义不合适。对比三个结果,质量目标为 30% 时产生的结果将是此次设计的最佳起点,因为其以最低的质量将所有固定约束和力的位置连接在一起。

注: 通常情况下,需要使用实际的载荷和固定约束值才能获得有意义的优化结果,但在进行刚度最大化时,也可以使用相对载荷和固定约束。