Пример 4. Топологическое конструирование с ограничениями напряжения
Используйте для этого примера модель hook.prt.
Описание
Этот пример демонстрирует использование ограничений напряжения в оптимизации топологии. Оптимизация топологии с ограничениями напряжения требует больших затрат вычислительных ресурсов.
Выделенные конструкторские элементы
Минимизация массовой доли, ограничения напряжения, ограничение изготовления "Зеркальная симметрия", весовой коэффициент в качестве технических требований
Постановка задачи оптимизации
Будет создана и решена следующая задача оптимизации.
• Технические требования:
◦ Минимизация массовой доли, весовой коэффициент: 1.0
◦ Минимизация энергии деформации, весовой коэффициент 2.0
• При условии:
◦ Напряжение по Мизесу: ≤ 65 МПа
Хотя при проектировании конструкции напряжение может быть главным требованием, обычно также нужно, чтобы деталь имела разумную жесткость. Поэтому оптимизация с целью только минимизации массы относительно напряжения может привести к развертыванию нефизических деталей. Чтобы компенсировать это, рекомендуется определить комбинированное техническое требование, включающее в себя минимизацию массовой доли и минимизацию энергии деформации.
В этом примере назначается более высокий весовой коэффициент для технического требования минимизации энергии деформации. Это делается с целью получения в результате более поляризованной плотности топологии.
Анализ
Пример содержит один анализ. Нагрузки и ограничения приведены на изображении ниже:
Элемент управления сеткой
Максимальный размер элемента: 4 мм
Область топологии
• Привязки:
Компонент "крюк", за исключением объемных областей 1 и 2, как показано на изображении ниже:
• Нач. массовая доля: 0.5
При данной начальной массовой доле нарушения конструктивного ограничения в начальном цикле не должны быть слишком большими.
• Ограничения изготовления:
◦ Зеркальная симметрия относительно плоскости YZ системы координат CS0
◦ Минимальный размер элемента: 8 мм
◦ Доля покрытия: 0.5
Проектные требования
Определены два технических требования:
• Минимизация массовой доли, весовой коэффициент: 1.0
• Минимизация энергии деформации, весовой коэффициент 2.0
Конструктивные ограничения
Ограничения напряжения по Мизесу применяются к детали, за исключением объемных областей 1 и 2, в которых применяются условия нагрузки и граничные условия. Причина исключения этих объемов заключается в том, что, как правило, в этих областях могут существовать некоторые искусственно завышенные напряжения.
Верхняя граница для ограничения напряжения: 65 МПа
Проработка оптимизации
Проработка относится к определенной области топологии, проектным требованиям и ограничениям
Расширенные настройки:
• Для файлов выходных данных анализа важны только первый и последний циклы.
• Для всех других параметров анализа и проектирования используйте настройки по умолчанию.
Топологический результат
• Изоповерхность плотности топологии
• Плотность элементов топологии
Восстановление геометрии
• Мозаичная модель
• Твердотельная модель
