创成式设计 > 创成式设计工作流 > 定义创成设计研究 > 设计条件
设计条件
研究的设计条件包括指定以下内容：
• 研究的设计目标或目的
• 附加约束
• 峰值位移约束
• 制造和几何约束
• 用于制造模型的材料
您可以为研究定义多个设计条件，但一次只能启用一个。在拓扑优化和生成设计期间，仅考虑启用的设计条件。
* 
您可能会注意到生成的主体的质量与设置的目标稍有不同。为获得更加精确的结果，建议指定较小的网格单元大小。
指定为保留、排除和起始几何的主体可能已分配了材料。在拓扑优化和生成设计期间，将考虑以下材料：
• 已指定主体 - 忽略分配给单个主体的材料，并考虑在启用的设计条件中定义的启用材料。
• 未指定主体 - 考虑分配给单个主体的材料。
研究中的多种载荷工况类型
可以在单个研究中添加结构和模态载荷工况。例如，在结构研究中，可以添加结构载荷工况和模态载荷工况。类似地，在模态研究中，可以添加模态载荷工况和结构载荷工况。如果在设计条件中定义了相关目标和约束，则优化时会考虑这两种类型的载荷工况。这将生成一个同时考虑上述两种载荷工况的单一结果。
* 
要在结构优化后运行模态仿真，请在结构研究中添加模态载荷工况，而不在设计条件中包括任何其他模态约束。同样，要在模态优化后运行结构仿真，请在模态研究中添加结构载荷工况，而不在设计条件中包括任何其他结构约束。
定义研究的设计条件
1. 单击 “添加设计条件”(Add Design Criteria)。“设计条件”(Design Criteria) 对话框打开。
2. 根据研究类型选择“设计目标”(Design Goals)。
研究类型
设计目标选择
结构研究
选择下列项之一：
• 选择“最大化刚度”(Maximize stiffness)，指定目标体积百分比或目标质量，并从列表中选择单位。
* 
默认情况下，会在设计目标中选择目标体积 (%)。目标体积是起始几何体积块的百分比。
如果将一个主体指定为保留几何而未定义起始几何，则默认设计目标为限制质量。
* 
• 若将目标体积作为设计目标，则启用材料的属性对优化结果影响最小。
• 如果希望不同材料具有不同优化结果，则应选择目标质量作为设计目标。
• 选择“最小化质量”(Minimize mass) 并指定安全因子。
* 
要使用安全因子，材料必须具有屈服强度值。定义材料的屈服应力值。
分配给未指定主体的材料也必须具有屈服强度值。
* 
不建议将安全因子设计目标与 “位移”(Displacement) 约束组合在一起。请使用其中一个。
* 
运行初始仿真，以对采用所需安全因子的优化成功有所了解。若起始几何的最低安全因子与所需安全因子之间差异较大，则优化很难实现。
应避免起始几何上的应力集中，以获得最优化的合成几何。
模态研究
选择下列项之一：
• 选择“最大化基本频率”(Maximize Fundamental Frequency)，指定目标体积百分比或目标质量，并从列表中选择单位。
* 
默认情况下，会在设计目标中选择目标体积 (%)。目标体积是起始几何体积块的百分比。
要使用目标体积 (%) 作为设计目标，必须将一个主体指定为起始几何。
* 
• 若将目标体积作为设计目标，则启用材料的属性对优化结果影响最小。
• 如果希望不同材料具有不同优化结果，则应选择目标质量作为设计目标。
• 选择“最小化质量”(Minimize mass) 并指定基本频率的最小值。
* 
基本频率将高于所有载荷工况的指定频率。
热研究
选择下列项之一：
• 选择“最小化峰值温度”(Minimize peak temperature)，指定目标体积百分比或目标质量，并从列表中选择单位。
* 
默认情况下，会在设计目标中选择目标体积 (%)。目标体积是起始几何体积块的百分比。
如果将一个主体指定为保留几何而未定义起始几何，则默认设计目标为限制质量。
• 选择“最小化质量”(Minimize mass) 并指定峰值温度。
* 
对于所有载荷工况，峰值温度将小于等于指定的温度。
3. 单击“添加约束”(Add Constraints)，然后选择其他约束。
* 
在结构研究中，可以添加“基本频率”(Fundamental Frequency) 作为附加约束。在模态研究中，可以添加“安全系数”(Safety Factor) 和/或“峰值位移”(Peak Displacement) 作为附加约束。
4. 要添加“峰值位移”(Peak Displacement) 作为附加约束，请执行以下操作：
a. 单击“添加约束”(Add Constraints) 并选择“峰值位移”(Peak Displacement)。“峰值位移”(Peak Displacement) 对话框随即打开。
b. 为约束指定名称，或使用默认名称。
c. 从保留的几何中选择一个曲面。您的选择项将出现在“参考”(References) 收集器中。
d. 选择“上限”(Ceiling) 或“下限”(Floor) 作为峰值位移约束的类型。
e. 选择坐标系或使用默认坐标系。
f. 单击 并选择一条线性边或一个平面曲面以指定载荷的方向，或使用默认方向。
g. 在 X、Y 或 Z 字段中键入 0、1 或 -1 值，可指定方向的单位矢量值。在 X、Y 和 Z 字段中键入 0，可指定峰值位移约束的全局方向。
h. 指定一个非零正值作为模。默认值为 1。
i. 从列表中选择约束的单位，或接受默认单位。
j. 单击“确定”(OK)。
* 
将峰值位移约束添加到设计条件后，可对其进行编辑或将其移除。
可在设计条件中添加多个峰值位移约束。
5. 在“制造和几何约束”(Manufacturing and Geometric Constraints) 下，单击“添加约束”(Add Constraints)，然后选择相关的制造约束和几何约束。
6. 要将材料添加到设计条件，请单击“添加材料”(Add Materials)。“材料”(Materials) 对话框随即打开。零件的主材料将出现在“模型中的材料”(Materials in Model) 列表中。
a. 要添加更多材料，请在“库中的材料”(Materials in Library) 列表中双击材料。即可将选定材料添加到“模型中的材料”(Materials in Model) 列表中。
* 
最多可以向设计条件中添加 10 种材料。
b. 单击“选择”(Select)。“材料”(Materials) 对话框随即关闭。选定材料将会出现在“设计条件”(Design Criteria) 对话框的“材料”(Materials) 部分下。
7. 要将材料设置为已启用的材料，请将指针移动到该材料上，然后单击 。
8. 单击“确定”(OK)。设计条件在创成设计树中的“设计条件”(Design Criteria) 节点下列出。
制造和几何约束
可将不同的制造和几何约束添加至设计条件。下表将介绍可用的约束以及将其添加到设计条件中所需执行的步骤：
约束
添加约束的步骤
“构建方向”(Build Direction) - 此制造约束有助于减少 3D 打印时所需的支撑数量。
指定 3D 打印的方向和临界角度的值。临界角度是相对于无需支撑材料的打印方向的最大角度值。
1. 单击“添加约束”(Add Constraints)，然后选择“构建方向”(Build Direction)。“设计条件”(Design Criteria) 对话框随即展开。
2. 在“构建方向”(Build direction) 框中单击。
3. 在图形窗口中，选择一个曲面、坐标系、坐标系轴、边或基准平面作为参考。随即将出现一个箭头，显示构建方向。
4. 要更改构建方向，请执行以下操作之一：
◦ 在图形窗口中，单击箭头。
◦ 在“设计条件”(Design Criteria) 对话框中，单击 。
5. 在“临界角度”(Critical angle) 框中，指定角度值。
“分型线”(Parting Line) - 此制造约束可用于铸造和锻造方法。
指定分型线的类型：2D 分型线或 3D 分型线。分型线是零件上的一条线，表示底板和顶板之间的接触。2D 分型线位于基准平面上，而 3D 分型线不限于任何平面。
您还可以指定拖拉方向和拔模角，即模板壁之间的角度。
1. 单击“添加约束”(Add Constraints)，然后选择“分型线”(Parting Line)。“设计条件”(Design Criteria) 对话框随即展开。
2. 在“拖拉方向”(Pull direction) 框中单击。
3. 在图形窗口中，选择一个曲面或基准平面作为参考。
4. 在“设计条件”(Design Criteria) 对话框中，指定“拔模角度”(Draft angle) 值。
5. 要定义“拔模线”(Draft line)，请执行以下操作之一：
◦ 单击 2D，然后在图形窗口中选择一个平面。
◦ 单击 3D。
* 
选择“分型线”(Parting Line) 约束后，将无法选择“线性拉伸”(Linear Extrude) 约束。两者是对立的制造约束。
“线性拉伸”(Linear Extrude) - 此制造约束可用于 2 轴和 3 轴铣削方法。
此约束可创建线性拖拉方向拉伸，此为铣削刀具的方向。
您可进行单向或双向线性拉伸。对于 3 轴铣床而言，单向拉伸在一侧为平面形状，而在另一侧则为自由形状。对于 2 轴切削而言，双向拉伸在两侧均为平面形状。
1. 单击“添加约束”(Add Constraints)，然后选择“线性拉伸”(Linear Extrude)。“设计条件”(Design Criteria) 对话框随即展开。
2. 在“拉伸方向”(Extrude direction) 框中单击。
3. 在图形窗口中，选择一个曲面、边、基准平面或坐标系轴作为参考。随即将出现一个箭头，显示拉伸方向。
4. 要更改拉伸方向，请执行以下操作之一：
◦ 在图形窗口中，单击箭头。
◦ 在“设计条件”(Design Criteria) 对话框中，单击 。
5. 在“拉伸角度”(Extrude angle) 框中，指定角度值。
6. 要进行双向拉伸，请选中“双向”(Bi-directional) 复选框。
* 
选择“线性拉伸”(Linear Extrude) 约束后，将无法选择“分型线”(Parting Line) 约束。两者是对立的制造约束。
“最小特征尺寸”(Minimum Feature Size) - 此几何约束用于控制优化形状中的特征大小。
此约束可确保所生成模型在任何横截面上的厚度始终大于指定值。
1. 单击“添加约束”(Add Constraints)，然后选择“最小特征尺寸”(Minimum Feature Size)。“设计条件”(Design Criteria) 对话框随即展开。
2. 在“最小特征尺寸”(Minimum Feature Size) 框中，指定值并从列表中选择一个单位。
* 
确保指定的值大于元素尺寸的三倍。
“对称”(Symmetry) - 此几何约束可构建平面、旋转或同时构建这两类对称。
即使研究中存在非对称加载，平面和旋转对称约束也会强制使形状对称。
1. 单击“添加约束”(Add Constraints)，然后选择“对称”(Symmetry)。“设计条件”(Design Criteria) 对话框随即展开。
* 
可添加平面约束、旋转约束或同时添加这两种类型的约束。
2. 要添加平面约束，请执行以下操作：
a. 单击 。
b. 在图形窗口中，选择平面作为“对称平面”(Symmetry planes)。最多可以选择三个对称平面。
* 
按住 Ctrl 键以选择多个对称平面。
3. 要添加旋转约束，请执行以下操作：
a. 单击 。
b. 在图形窗口中，任选一轴作为“对称轴”(Symmetry axis)。
c. 将旋转重复次数指定为“实例”(Instances)。
4. 要同时添加平面和旋转约束，请执行以下操作：
a. 单击 。
b. 在图形窗口中，选择“对称平面”(Symmetry planes)。
c. 在图形窗口中，选择“对称轴”(Symmetry axis)。
d. 指定“实例”(Instances) 数量。
“最小皱褶半径”(Minimum Crease Radius) - 此几何约束可用于平滑已求解的几何并减少优化期间的腹板。
此约束可确保所有曲面在最小半径周围保持相同的曲率。
1. 单击“添加约束”(Add Constraints)，然后选择“最小皱褶半径”(Minimum Crease Radius)。“设计条件”(Design Criteria) 对话框随即展开。
2. 在“最小皱褶半径”(Minimum Crease Radius) 框中，指定值并从列表中选择一个单位。
“材料分布”(Material Spreading) - 此几何约束可控制材料的分布情况。
材料分布值的范围为 0 至 100。增大此值会导致厚实体区域减少，薄壁和支柱增多。
1. 单击“添加约束”(Add Constraints)，然后选择“材料分布”(Material Spreading)。“设计条件”(Design Criteria) 对话框随即展开。
2. 要定义“材料分布”(Material spreading)，请调整滑块或在框中指定值。
“连接保留的主体和曲面”(Connect Preserved Bodies and Surfaces) - 此几何约束将连接优化形状中所有保留的主体和保留的曲面。
• 单击“添加约束”(Add Constraints)，然后选择“连接保留的主体和曲面”(Connect Preserved Bodies and Surfaces)。“设计条件”(Design Criteria) 对话框随即展开。
设计条件和材料状况
创成设计树上的字型表示设计标准和材料的状况：
• - 已定义设计条件，但未启用。
• - 设计条件已启用。拓扑优化和生成设计仅考虑启用的设计条件。
• - 未定义设计条件。
• - 已定义设计条件，但有问题。
* 
将指针移动到图标上，以查看可帮助您解决问题的工具提示。
• - 作为设计条件或材料的项与创成设计特征（GDF）相关联。
• - 材料已启用。
针对创成设计树中设计条件的操作
可对创成设计树中的设计条件执行以下操作：
操作
执行操作的步骤
启用设计条件。
选择设计条件节点，然后在浮动工具栏上单击 “激活”(Activate)。
修改设计条件。
选择设计条件节点，然后在浮动工具栏中单击 “编辑定义”(Edit Definition)。“设计条件”(Design Criteria) 对话框打开。编辑设计参数，然后单击“确定”(OK) 以保存到更改。
重复设计条件。
右键单击设计条件节点，然后单击“重复”(Duplicate)。这会创建所选设计条件的副本，并将其添加到研究中。
或者，右键单击设计条件节点，然后单击 “复制”(Copy)。右键单击研究节点，然后单击“粘贴”(Paste)。
新建设计条件。
选择设计条件节点，然后在浮动工具栏中单击 “新建”(New)。“设计条件”(Design Criteria) 对话框打开。
重命名设计条件。
右键单击设计条件节点，然后单击 “重命名”(Rename)。
删除设计条件。
右键单击设计条件节点，然后单击 “删除”(Delete)。
针对创成设计树中材料的操作
可对创成设计树中的材料执行以下操作：
操作
执行操作的步骤
更改材料。
选择材料，然后在浮动工具栏上单击 “编辑定义”(Edit Definition)。“材料定义”(Material Definition) 对话框打开。选择新材料，然后单击“确定”(OK) 以保存更改。
启用材料。
选择材料，然后在浮动工具栏上单击 “激活”(Activate)。如果激活材料，则与之关联的制造方法也会被激活。
移除材料。
右键单击材料，然后单击“移除”(Remove)。
这对您有帮助吗?