形狀優(yōu)化最大的特點是將一個完整優(yōu)化分析中會涉及的兩種優(yōu)化,集成到一次優(yōu)化任務(wù)中實現(xiàn),利用拓撲優(yōu)化得到初始的構(gòu)形,隨后利用形狀優(yōu)化精細化處理局部區(qū)域,在實際產(chǎn)品設(shè)計中應(yīng)用十分廣泛。涉及的計算工具包括:三維CAD造型軟件---ANSA/meta前后處理平臺---TOSCA等優(yōu)化平臺---ABAQUS等有限元求解軟件,各個環(huán)節(jié)緊密聯(lián)系,通過在統(tǒng)一的平臺下進行設(shè)置,實現(xiàn)自動驅(qū)動和控制,能夠快速得到優(yōu)化結(jié)果。
以下是一個典型拓撲-形狀優(yōu)化流程:
1.從CAD軟件(Pro/E, CATIA, UG, SolidWorks等)中導(dǎo)入CAD模型
2.利用ANSA等前處理工具進行有限元分析前處理
a)幾何清理,網(wǎng)格劃分
b)材料設(shè)置,裝配連接,設(shè)置分析步驟
c)設(shè)置邊界條件及載荷
d)模型檢查及輸出輸入文件
e)根據(jù)初步計算的結(jié)果,在疲勞軟件中進行疲勞前處理設(shè)置
3.設(shè)置TOSCA優(yōu)化前處理
a)設(shè)置優(yōu)化算法,設(shè)計區(qū)域及響應(yīng)變量
b)設(shè)置優(yōu)化目標(biāo),約束
c)設(shè)置停止條件,優(yōu)化設(shè)置,smooth參數(shù)
4.選擇有限元求解器(ABAQUS,NASTRAN,ANSYS,MARC…),提交優(yōu)化計算,優(yōu)化軟件自動調(diào)用有限元求解器
5.自動調(diào)用TOSCA優(yōu)化求解器進行優(yōu)化計算,并判斷是否收斂或者達到停止條件,如果沒有達到,返回4步驟進行有限元求解的下個循環(huán)計算,如果滿足,結(jié)束優(yōu)化計算
6.輸出驗證模型到求解器中再次驗證計算,如果結(jié)果滿足要求,則直接輸出IGS模型指導(dǎo)設(shè)計
7.如果存在局部應(yīng)力集中,則跳轉(zhuǎn)到形狀優(yōu)化步驟,設(shè)置TOSCA形狀優(yōu)化前處理
8.自動調(diào)用TOSCA優(yōu)化求解器進行優(yōu)化計算,并判斷是否收斂或者達到停止條件,如果沒有達到,返回4步驟進行有限元求解的下個循環(huán)計算,如果滿足,結(jié)束優(yōu)化計算
9.TOSCA.Smooth和TOSCA.Post平滑網(wǎng)格并查看優(yōu)化結(jié)果
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