设计空间

设计空间是构成优化后形状边界的初始几何体。

它通常是现有零件的简化表现形式,且没有孔和凹处。增加设计空间中可用的材料将生成更加优化的结果。

您可以使用 Inspire 中的建模工具创建设计空间,或者通过从其他实体建模器中导入零件,然后使用右键菜单或“属性编辑器”将相关零件指定为设计空间。

优化过程中,被指定为设计空间的零件会发生变形,而非设计空间的零件则会保持原样。模型中可设置多个设计空间。被指定为设计空间的零件显示为红棕色,如下图所示:


设计空间显示为红棕色。非设计空间显示为灰色。

拓扑优化设计空间

在拓扑优化中,设计空间即初始零件。在优化期间,材料会从该零件中剔除,直至最终形状成型为止。

优化产生的新形状完全位于初始设计空间内部,因为在优化过程中只会剔除而不会增加材料。运行优化前,需要指定要保留的材料所占设计空间的百分比,或者直接输入一个目标重量。如下图所示,透明的外部形体是初始零件(即设计空间),而内部桥梁式结构则是优化后产生的形状。


图 1. 拓扑优化设计空间

形貌优化设计空间

在形貌优化中,设计空间即初始零件。在优化期间,从该零件中生成各种形状,直至最终形状成型为止。设计空间必须是一个曲面。


图 2. 形貌优化设计空间

设计和非设计空间

一般情况下,最好不要直接向设计空间施加载荷和固定约束,因为这样做经常会得到错误的结果。相反,应将零件分为设计和非设计空间,并向非设计空间施加载荷和固定约束。

使用“推/拉”工具和“旋转”工具时,可以快速挤出一个新零件,按住 Ctrl 键的同时点击并拖拽即可将其用作非设计空间。“分割”和“布尔运算”工具也可用于创建非设计空间。


图 3. 施加于非设计空间的力

创建设计空间

设计空间可以由任何实体或曲面来定义。

用作设计空间的零件不应过于精细。要保证形状设计自由度,则应尽量使用最简单的设计空间。设计空间越精细,运行优化所需时间越长。

  1. 若要指定零件为设计空间,则右击零件。
    按住 Ctrl 键同时点击鼠标左键,即可选择多个零件,然后右键点击其中一个选中的零件。
  2. 从右键菜单中选择设计空间
    选中的零件即被指定为设计空间,并在模型视窗中显示为红棕色。