教程：优化拓扑 — 最小化质量

设置一个安装支架模型并运行形貌优化，以将该支架的质量最小化。

在本课中您将学习到：
  • 创建螺栓连接并定义接触
  • 在 X 轴和 Y 轴方向上创建本地力
  • 创建本地位移约束
  • 定义多种载荷工况
  • 施加对称平面
  • 运行拓扑优化以使质量最小化


打开安装支架模型

  1. 按 F7 键打开“演示浏览器”。
  2. 双击 Mounting_Bracket.stmod 文件，将其加载到模型视窗中。
  3. 将单位系统选择器中的显示单位设置为 MMKS (mm kg N s)。
  4. 使用鼠标右键和鼠标中键移动和旋转视图，使安装支架位置调整至如下图所示：


创建螺栓连接并定义接触

  1. 右击大的实体并选择设计空间。


    注： 注意大的实体内部的实体凸毂。该模型已被分割，以便正常加载和连接，这是在运行优化时的推荐做法。
  2. 在结构仿真功能区，选择螺栓连接工具。


  3. 带可放置螺栓连接的对齐的孔的位置显示为红色。在操作栏上，点击 创建所有螺栓连接按钮，在所有红色位置创建螺栓连接。
  4. 点击操作栏上的对齐的孔，并从下拉菜单选择单个孔。


  5. 在模型视窗中选择 2D 平面上的四个单个孔。因为孔是单个的，螺栓连接被创建为接地螺栓（带螺母）。


  6. 接下来，选择接触工具。


  7. 选择设计空间和平面之间大的平面接触，然后选择小对话框上的接触。


  8. 鼠标右击划过勾选标记以退出，或双击鼠标右键。

在本地坐标系中创建力

  1. 按 F2 键打开“模型浏览器”。
  2. 右击名为加载分割的零件，并从右键菜单中选择隔离。
  3. 右击坐标系 1，并从右键菜单中选择显示。
  4. 选择“载荷”图标上的力工具。


  5. 选择加载分割零件的内曲面，并输入 1000 N 作为力值。


  6. 在小对话框上，点击 图标并从下拉菜单中选择坐标系 1。


  7. 在小对话框上，点击 X 使力与本地坐标系的 X 轴对齐。
  8. 在“加载分割”零件上，选择相同的内曲面创建第二个力，并输入 2000 N 作为力值。


  9. 在小对话框上，点击 图标并从下拉菜单中选择坐标系 1。
  10. 在小对话框上，点击 Y 按钮，使力与本地坐标系的 Y 轴对齐。


  11. 鼠标右击划过勾选标记以退出，或双击鼠标右键。
    注： 完成此步骤时，力 1 将与本地 X 轴对齐，其值为 1000 N，力 2 将与本地 Y 轴对齐，其值为 2000 N。

在本地坐标系中创建位移约束

注： 位移约束通常是通过对整个设计空间进行分析得到的。
  1. 选择位移图标上的位移约束工具。


  2. 选择“加载分割”的内曲面。
  3. 在小对话框中，输入 0.8 mm 作为位移约束值。
  4. 点击 图标并从下拉菜单中选择坐标系 1。
  5. 点击 X 按钮，使位移约束与本地坐标系的 X 轴对齐。
  6. 重复第 2-4 步创建第二个位移约束，然后点击 Y 按钮使其与本地坐标系的 Y 轴对齐。


  7. 鼠标右击划过勾选标记以退出，或双击鼠标右键。

创建载荷工况

  1. 选择载荷图标上的列出载荷工况工具，打开“载荷工况”表。
  2. 右击表的标题区域，并从右键菜单中选择新载荷工况创建载荷工况 2。现在您应该有两个载荷工况。
  3. 对于载荷工况 1，确保选择以下选项：
    • 位移约束 1
    • 力 1
    • 螺栓连接 7
    • 螺栓连接 8
    • 螺栓连接 9
    • 螺栓连接 10
  4. 对于载荷工况 2，确保选择以下选项：
    • 位移约束 2
    • 力 2
    • 螺栓连接 7
    • 螺栓连接 8
    • 螺栓连接 9
    • 螺栓连接 10


  5. 关闭“载荷工况”表。

施加对称平面

  1. 按下 A 键，显示全部。如有必要，按 F 键让模型适应模型视窗。
  2. 选择形状控制图标中的对称控制工具。


  3. 从二级功能区中选择对称的工具。


  4. 在模型视窗中选定托架。形状控制 1 被添加到“模型浏览器”中的“形状控制”文件夹中。




  5. 单击与 Y 轴和 Z 轴对齐的透明红色平面，将其取消选中。


  6. 鼠标右击划过勾选标记以退出，或双击鼠标右键。

运行优化以使质量最小化

  1. 选择优化图标上的运行优化工具。


  2. 在“运行优化”窗口中，输入优化运行的名称。
  3. 选择最小化质量作为目标。
  4. 确认最小安全系数设置为 1.5。
  5. 确认最小厚度约束设置为 40 mm。


  6. 点击运行。优化完成时，会有一个绿色的勾选标记出现在运行状态窗口中。


    注： 如果不想等待运行完成，您可以在模型视窗中的“演示浏览器”中双击打开 Mounting_Bracket_run_stmod 文件，然后点击“分析”图标上的显示分析结果来加载结果。
  7. 在“运行状态”窗口中，双击运行名称，即可查看结果。优化后的形状显示在模型视窗中，同时作为一个备选被列在形状浏览器中。


  8. 拖动“形状浏览器”上的拓扑滑块，直到所有截面都变成连续的实体。
您已完成本课程。