基于Ansys Topology Optimization的连杆结构拓扑优化简例

基于Ansys Topology Optimization的连杆结构拓扑优化简例

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拓扑优化(topology optimization)，是指一种根据给定的负载情况、约束条件和性能指标，在给定的区域内对材料分布进行优化的数学方法。

拓扑优化的研究领域主要分为连续体拓扑优化和离散结构拓扑优化。不论哪个领域，都要依赖于有限元方法。连续体拓扑优化是把优化空间的材料离散成有限个单元(壳单元或者体单元)，离散结构拓扑优化是在设计空间内建立一个由有限个梁单元组成的基结构，然后根据算法确定设计空间内单元的去留，保留下来的单元即构成最终的拓扑方案，从而实现拓扑优化。

目前，连续体拓扑优化的研究已经较为成熟，其中变密度法已经被应用到商用优化软件中，其中最著名的是美国Altair公司Hyperworks系列软件中的Optistruct和德国Fe-design公司的Tosca等。前者能够采用Hypermesh作为前处理器，在各大行业内都得到较多的应用;后者最开始只集中于优化设计，支持所有主流求解器，以及前后处理，操作十分简单可以利用已熟悉的CAE软件来进行前处理加载，而后利用TOSCA进行优化十分方便。近年来和Ansa联盟，开发了基于Ansa的前处理器，并开发了TOSCA GUI界面，以及ansys workbench当中ACT的插件，可以直接在workbench当中进行拓扑优化仿真。此外，由于Ansys的命令比较丰富，国内也有不少研究者采用Ansys自编拓扑优化程序的。

注：以上文字索引自互联网。

1、建立分析项目流程

2、建立静力学求解分析

3、静力学求解后处理

4、建立拓扑优化选项

5、拓扑后处理

6、导入SCDM，创建实体模型

7、通过SCDM转化网格为实体零件，并导入SCDM创建新的静力学求解文件，基于新的模型进行静力学求解较为简单，本实例不再继续完成，至此完成本文分析过程，项目流程图如下所示。

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