Beispiel 4: Topologiekonstruktion mit Spannungsrandbedingungen
Verwenden Sie das Modell hook.prt für dieses Beispiel.
Beschreibung
In diesem Beispiel wird gezeigt, wie Spannungsrandbedingungen in der Topologieoptimierung verwendet werden. Topologieoptimierung mit Spannungsrandbedingungen ist rechenintensiv.
Hervorgehobene Funktionen
Minimierung des Massenanteils, Spannungsrandbedingungen, Spiegelsymmetrie-Montagebeschränkung, Gewichtungsfaktor für Ziele
Darlegung des Optimierungsproblems
Das folgende Optimierungsproblem wird erstellt und gelöst:
• Ziele:
◦ Minimierung des Massenanteils, Gewichtungsfaktor 1.0
◦ Minimierung der Dehnungsenergie, Gewichtungsfaktor 2.0
• Abhängig von:
◦ Von Mises-Spannung ≤ 65 MPa
Bei der Konstruktionsabsicht mag die Spannung die Hauptvoraussetzung sein, ein Teil sollte jedoch typischerweise auch über eine angemessene Steifigkeit verfügen. Eine reine Minimierung der Masse in Relation zur Spannung kann aus daher die Entwicklung nicht physischer Teile zur Folge haben. Um dem Rechnung zu tragen, wird empfohlen, ein kombiniertes Ziel zu definieren, dass aus einer Minimierung des Massenanteils und einer Minimierung der Dehnungsenergie besteht.
In diesem Beispiel weisen wir dem Ziel der Minimierung der Dehnungsenergie einen höheren Gewichtungsfaktor zu. Ziel hierbei ist es, ein polarisierteres Topologieelement-Dichte-Ergebnis zu erhalten.
Analyse
Das Beispiel enthält eine Analyse. Die Lasten und Bedingungen werden im nachfolgenden Bild angezeigt:
Netzsteuerung
Maximale Elementgröße: 4 mm
Topologiebereich
• Referenzen:
Die Haken-Komponente, ausschließlich Volumenbereich 1 und 2, wie im nachfolgenden Bild gezeigt:
• Anfänglicher Massenanteil: 0.5
Mit dem angegebenen anfänglichen Massenanteil, sollte die Konstruktionsbedingung im anfänglichen Zyklus nicht allzu sehr verletzt werden.
• Montagebeschränkungen:
◦ Symmetrie um die YZ-Ebene spiegeln in Relation zum Koordinatensystem (CS0)
◦ Min. Mitgliedsgröße: 8 mm
◦ Bruchverteilung: 0.5
Konstruktionsziele
Es sind 2 Ziele definiert:
• Minimierung des Massenanteils, Gewichtungsfaktor 1.0
• Minimierung der Dehnungsenergie, Gewichtungsfaktor 2.0
Konstruktionsbedingungen
Die von Mises-Spannungsrandbedingungen werden auf das Teil angewendet, mit Ausnahme der Volumenbereiche 1 und 2, wobei Last- und Randbedingungen angewendet werden. Der Grund für den Ausschluss dieser beiden Volumenbereiche ist, dass in diesen Bereichen für gewöhnlich künstlich erhöhte Spannung existieren können.
Die obere Grenze für die Spannungsrandbedingung beträgt 65 MPa.
Optimierungsstudien
Die Studie bezieht sich auf den definierten Topologiebereich, Konstruktionsziele und Bedingungen.
Erweiterte Einstellungen:
• Für Analyse-Ausgabedateien werden nur der erste und letzte Zyklus angefordert.
• Verwenden Sie Standardeinstellungen für alle anderen Analyse- und Konstruktionsparameter.
Topologieergebnis
• Topologieelement-Dichte-Isofläche
• Topologieelement-Dichte
Geometrie-Neukonstruktion
• Trianguliertes Modell
• Volumenkörpermodell
