ANSYS拓扑优化实例-三维块的优化

ANSYS拓扑优化实例

如下图所示的长方体，受到一个1000N的集中载荷，四周为固定端，弹性模量为E=2e11，泊松比为0.3。

1.设定分析作业名

从实用菜单中选择Utility Menu：File>Change Jobname 命令，将打开Change Jobname对话框，如图所示，输入example of topology单击OK。

2.设定分析标题

从实用菜单中选择Utility Menu：File>Change Title 命令，将打开Change Title对话框，如图所示，输入single-load example of topo单击OK。

3.定义单元类型

（1）从主菜单中依次选择Main Menu：Preprocessor-Element Type-Add/Edit/Delete命令将打开Element Type（单元类型）对话框。

（2）单击Add，将打开Library of Element Type ，选择Solid95，依次单击Apply、OK。

如下图所示，单元类型对话框将会出现两个单元类型（拓扑优化只优化单元类型为1

（Type1）的部分）。

（3）单击Close，完成设置。

4.定义材料属性

（1）从主菜单中选择Main Menu：Preprocessor-Material Props-Material Models将打开Define Material Model Behavior（定义材料属性）窗口，左窗口Material Model Number 1。

（2）依次在右窗口双击Structural>Linear>Elastic>Isotropic,给出弹性模量EX=2e11和泊松比PRXY=0.3。

（3）单击OK回到Define Material Model Behavior（定义材料属性）窗口，关闭窗口完成设置。

5.创建几何模型

由于体的一部分不作优化，所以划分网格时，会要求不同部分选择不同的单元类型。为方便起见，建模时先建两个体，再用布尔运算的Glue连接两个体，之后再划分网格。

（1）创建第一个块体：Main Menu-Preprocessor-Modeling-Create-Volumes-Block-By Dimension: x1,x2分别输入0,5 ；y1,y2分别输入0,1 ；z1,z2分别输入0,5, 单

击Apply。

（2）创建第二个块体：Main Menu-Preprocessor-Modeling-Create-Volumes-Block-By

Dimension: x1,x2分别输入0,5 ；y1,y2分别输入1，2 ；z1,z2分别输入0,5, 单

击OK。

（3）将所有体粘结成一个连续的几何体：Main Menu-Modeling-Operate-Booleans-Glue –Volums。在出现的Glue Volumes对话框里点击Pick All，点击OK即可。

6.网格划分

（1）指定体的单元属性

依次单击Main Menu-preprocessor-Meshing-Mesh Attributes-Picked Volumes，会出

现如下图所示的Volume Attributes对话框，单击选择第一个体（即下面不用优化

的那个体），点击OK，在出现的对话框里Element type number一栏的下拉菜单

选择2 SOLID95，单击OK。

重复上述步骤，选择第二个体的Element type number为1 SOLID95，如下图所示，

即可完成单元属性的设置。

（2）设定网格尺寸

依次单击主菜单：Main Menu-Preprocessor-Meshing-Size Cntrls-ManualSize -Global-Size。

在出现的Global Element Sizes 对话框里Element edge length 输入0.25，

单击OK即可，如下图所示。

（3）执行网格划分

采用映射网格划分的方法，依次单击Main Menu-Preprocessor-Meshing-Mesh-

Volumes-Mapped-4 to 6 sided。

在弹出的Mesh Volumes 对话框里单击Pick All，再单击OK，完成划分，如下

图所示。

7.施加约束和载荷

（1）施加约束

依次选择主菜单Main Menu- Preprocessor-Loads-Define Loads-Apply-

Structural-Displacement-On Areas，弹出如下图所示对话框，单击选择体的

四周的面，然后点OK，再在弹出的的对话框选择ALL DOF，点击OK即可完成约

束的添加。

（2）施加集中载荷

依次选择主菜单：Main Menu- Preprocessor-Loads-Define Loads-Apply-

Structural-Force/Moment-On Nodes，弹出如下图所示对话框，用鼠标选择最上面的中心节点，点击OK，然后在弹出的对话框里Dirction of force（力的方向）的下拉菜单选择FY，在Force value里输入-1000，点击OK即可。

8.拓扑优化

（1）在命令输入框中输入

TOCOMP,COMP,SINGLE,1

TOVAR,COMP,OBJ

TOVAR,VOLUME,CON,20

TOTYPE,OC

TODEF,1.0d-4

TODEF

/DSCALE,,OFF

/CONTOUR,,2

TOLOOP,12,1

（2）求解完成后自动弹出如下图对话框。