教程:优化形貌

简化模型、运行并查看形貌优化的结果。

在本课中,您将学习:
  • 运行油盘基线分析,设立实际的设计目标
  • 使用简化模型设置并运行形貌优化
  • 查看形貌优化的结果


简介

形貌优化是形状优化的高级形式,会在设计空间中生成拉延筋或铁模。该方法非常适用于在不增加质量的情况下使组件的刚度最大化。此外,还可用于根据您的目标来使模型频率最大化。请注意:形貌优化仅适用于曲面几何构成的零件。

通常,拉延筋非常规则,一般只是简单地对齐主要几何特征。虽然制造商很了解拉延筋,而且拉延筋确实也能提高结构的刚度,但形貌优化一般会产生优于标准拉延筋布局的拉延筋模式。

在本教程中,您将学会对典型的油盘设计空间运行基线分析和形貌优化。

分析基线模型

首先打开模型并运行基线分析。在设置优化前对模型执行分析有助于确保所有约束和其他参数是合理的。

  1. 按 F7 打开“演示浏览器”。
  2. 双击 baseline_oilpan.stmod 文件,将其加载到模型视窗中。注意:已向底座零件施加了一个压力,并通过螺栓连接将其限制在螺栓孔上。


  3. 确保将右下角的显示单位设置为 MPA
  4. 点击“结构仿真”功能区“分析”图标上的运行分析


  5. 设置“运行分析”窗口中的选项,如下所示:


  6. 单元尺寸更改为 3 mm
  7. 对于“正则模态”,请选择模式数量:3 并从“载荷工况 1”中使用约束。
  8. 确保速度/精度已设置为更快
  9. 点击运行执行分析。
  10. 运行结束后,双击运行名称查看结果。


  11. 在“分析浏览器”的显示图标下,选择隐藏所有载荷和约束


  12. 对于该载荷工况选择正则模态,然查看所选模式。


  13. 关闭分析浏览器

准备模型进行形貌优化

形貌优化的最佳起点是 CAD 中不带复杂定义的设计区域。多数情况下,孔工具可用于删除现有的拉延筋并填补各孔。

  1. 选择“几何”功能区的简化工具。


  2. 选择工具。


  3. 点击操作栏上的 清除选择按钮。
  4. 放大显示其中一个拉延筋,然后双击其中一个底倒角(离油盘底部最近)。
    该操作将会连选整个拉延筋。


  5. 点击其中一个选中的红色面,删除整个拉延筋。


  6. 重复上述流程,删除油盘上剩余的拉延筋。
    (或者,您可以打开 defeatured_oilpan.stmod 文件,将其加载到模型视窗中。)


重新运行分析并对比结果

现在使用相同的设置重新运行分析,并与第一步中基线分析的结果进行比较。

  1. 点击“结构仿真”功能区“分析”图标上的运行分析


  2. 设置“运行分析”窗口中的选项,如下所示:


  3. 单元尺寸更改为 3 mm
  4. 对于“正则模态”,请选择模式数量:3
  5. 确保速度/精度已设置为更快
  6. 点击运行执行分析。
  7. 运行结束后,双击运行名称查看结果。
  8. 在“分析浏览器”中,针对该载荷工况选择正则模态并查看所选模式。
    注: 从中删除拉延筋的局部模态形状从 1076 Hz 降至 693 Hz。


运行形貌优化

接下来,定义设计空间并运行形貌优化。

  1. 右键点击底座零件打开右键菜单,然后选择设计空间


  2. 点击“结构仿真”功能区“优化”图标上的运行优化


  3. 设置“运行优化”窗口中的选项,如下所示:


  4. 选择形貌作为“运行类型”。
  5. 选择最大化刚度作为“目标”。
  6. 设置下列“拉延筋选项”:
    • 最小宽度3mm
    • 拔模角度60 deg
    • 最大深度3mm
  7. 对于“频率约束”,选择最大化频率并从“载荷工况 1”中使用约束。
  8. “速度/精度”选择更快
  9. 点击运行执行优化。
  10. 运行结束后,双击运行名称查看结果。
  11. 请注意:在“形状浏览器”中,模式 1 已上升至 1290 Hz,且拉延筋高度比初始零件要小。


    注: 使用不同的拉延筋选项参数和拉延筋模式执行多次运行通常有助于说明形貌优化的结果。这会突出受益于特别形态和截面模量增加的关键区域,而这两者通常是拓扑优化的结果。

应用拉延筋模式、重新运行和重新分析模型

出于制造或其他目的,有时需要线性、圆形和辐射状拉延筋模式。使用“拉延筋模式”工具可以应用这些拉延筋模式。

  1. 形状浏览器中选择转换到设计空间。


  2. 选择“结构仿真”功能区中的拉延筋模式工具。


  3. 选择线性工具。


  4. 选择油盘基座。
  5. 如下所示,设置对称平面。如果需要更改拉延筋的方向,则点击小对话框上的旋转 90 度 图标。


  6. 如上,使用相同的参数重新运行形貌优化:


  7. 如上,使用相同的参数重新运行形貌优化:
    注: 请注意拉延筋与已定义向量的线性对齐。此外,还请注意模式 1 现在为 1176 Hz。这比基线结果要好,但未与初始优化运行同高。


  8. 点击“形状浏览器”上的分析按钮,分析所生成的形状。


  9. 运行结束后,双击运行名称查看结果。