Beispiel 7: Topologiekonstruktion für einen elastischen Mechanismus
Verwenden Sie das Modell compliant.prt für dieses Beispiel.
Beschreibung
In diesem Beispiel wird gezeigt, wie die Topologieoptimierung zur Konstruktion eines elastischen Mechanismus verwenden.
Hervorgehobene Funktionen
Elastischer Mechanismus, Maximierung der Reaktionskraft, Massenanteil-Bedingung, Symmetrie-Montagebeschränkung
Darlegung des Optimierungsproblems
Ziel für die Konstruktion eines elastischen Mechanismus ist es, eine Strukturkonfiguration zu finden, die in eine vorgegebene Richtung verformt anstatt den Mechanismus so steif wie möglich zu konstruieren.
1. Eingabepunkte
2. Ausgabepunkte
Die oberen und unteren Ecken auf der linken Seite zeigen die Eingabepunkte A1 und A2. Da diese beiden Punkte zusammengedrückt werden, sind die Ausgabepunkte B1 und B2 in der abschließenden Konstruktion zusammengedrückt. Das Verhältnis zwischen den Ausgabe-Reaktionskräften und den Eingabekräften wird als mechanischer Vorteil des elastischen Mechanismus bezeichnet.
Die Optimierungsformel für dieses Problem erzwingt eine bestimmte Verschiebung an den Punkten A1 und A2 als Eingabe. An den Punkten B1 und B2 werden alle Bewegungen eingeschränkt und die Reaktionskräfte in vertikaler Richtung werden maximiert.
Das folgende Optimierungsproblem wird erstellt und gelöst:
• Ziel:
◦ Maximierung der Reaktionskraft bei Ausgabepunkt B2
• Abhängig von:
◦ Massenanteil <= 0.3
Analyse
Das Beispiel enthält eine Analyse. Die Lasten und Bedingungen werden im nachfolgenden Bild angezeigt:
Netzsteuerung
Maximale Elementgröße: 0.2 Inch
Topologiebereich
• Referenzen:
Die Komponente, ausschließlich Volumenbereich 1, 2 und 3, wie im nachfolgenden Bild gezeigt:
• Anfänglicher Massenanteil: 0.3
Wird der Massenanteil als Bedingung verwendet, so wird empfohlen, für die Randbedingungsgrenze und den anfänglichen Massenanteil den gleichen Wert zu verwenden.
• Montagebeschränkungen:
◦ Symmetrie um die XY-Ebene spiegeln in Relation zum Koordinatensystem (CS0)
◦ Symmetrie um die XZ-Ebene spiegeln in Relation zum Koordinatensystem (CS0)
◦ Min. Mitgliedsgröße: 0.4 Inch
Es wird empfohlen, die Min. Mitgliedsgröße auf mindestens das Doppelte der Netzelement-Größe festzulegen.
◦ Bruchverteilung: 0.5
Konstruktionsziel
Maximierung der Reaktionskraft bei Ausgabepunkt B2, Komponententranslation (entlang positiver Z-Richtung)
Konstruktionsbedingungen
Massenanteil <= 0.3
Optimierungsstudien
Die Studie bezieht sich auf den definierten Topologiebereich, Konstruktionsziele und Bedingungen.
Erweiterte Einstellungen:
• Maximale Konstruktionszyklen = 30
• 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
