拓扑优化怎样解决旋转轴振动问题？请高手指点！

wb5036309 · 发表于 2012-7-11 11:19:37

由于此旋转轴的A区和B区刚度差距较大，旋转过程中出现双频振动，拟用拓扑优化在A区开垂直于轴线的横向槽（槽表面没有边界条件）使得A区与B区的刚度接近一致。求各位高手指点~ 怎样设定目标函数及设计变量。

zkong · 发表于 2012-7-13 17:39:23

请解释一下什么是 "双频振动"? 你是做的频响分析吗 (Frequency response)？

设计变量怎么设定取决于你的结构允许修改的区域 - 把该区域单独建立一个component(PSOLID)，定义为拓扑优化的设计域。

根据你开槽的要求(沿轴线方向截面形状一样)，你应该需要设置加工约束中的"Extrusion constraint"。

wb5036309 · 发表于 2012-7-13 19:07:22

zkong 发表于 2012-7-13 17:39
请解释一下什么是 "双频振动"? 你是做的频响分析吗 (Frequency response)？

设计变量怎么设定取决于你的 ...

由于受自重和转动惯量的影响，转动过程中，A区在垂直位置时，弯曲程度（挠度）小，在水平位置时，弯曲程度大，在没转一周时，弯曲程度变化两个周期，由此产生的振动为双拼振动。
现在想做的是通过开槽（即上边提到的横向槽）来使A区和B区两个方向的刚度接近，降低此旋转轴的双频振动。
想要把设计变量定为与横向槽的基本尺寸相关的，拓扑优化可以实现吗？

zkong · 发表于 2012-7-14 18:44:58

拓扑优化是可以做的。

问题是我不确定你的目标函数该怎么定义, 这本身也是和分析的类型相关的。

你的分析是准备用瞬态分析、模态分析还是频响分析?

你是想做瞬态分析，降低转动过程中的最大变形吗?

我建议你先找到一个直接反映你希望改进的响应，让软件去确定如何改进。 A,B区刚度接近只是你根据经验得到的改进方案，不一定是最好的改进方案。

wb5036309 · 发表于 2012-7-15 09:58:52

首先谢谢斑竹耐心地指点！我想改进的不太属于最大变形最小化的问题，是由于转动轴A区在垂直位置和水平位置时转轴弯曲程度不同，想通过改进使转轴在旋转的不同位置变形接近。那我是不是可以把A区 B区的应变能的差值作为响应，以要开的槽的基本尺寸作为设计变量来做拓扑优化呢？

zkong · 发表于 2012-7-15 14:58:41

我是否可以理解为，转动过程中即使变形很大，但是只要在不同角度变形相同就是可以接受的？

最小化不同角度的最大变形，自然会让这些不同的角度的变形趋同。

wb5036309 · 发表于 2012-7-15 16:17:52

嗯，目前考虑的确实是使不同角度的变形趋同，如果考虑实际的话，整体变形是不能太大的
如果定义不同角度的最大变形，在软件中如何定义这个目标函数响应呢？
现在了解到的拓扑优化都是定义单元密度为设计变量，所以不太清楚我定义槽的基本尺寸怎么操作。。。
（初次接触优化的东西，问题都比较低级，望海涵...）

zkong · 发表于 2012-7-15 23:09:14

wb5036309 发表于 2012-7-15 16:17
嗯，目前考虑的确实是使不同角度的变形趋同，如果考虑实际的话，整体变形是不能太大的
如果定义不同角 ...

你的分析用什么类型？瞬态分析还是其他？

wb5036309 · 发表于 2012-7-16 15:32:01

采用瞬态分析

zkong · 发表于 2012-7-17 17:05:05

OptiStruct 目前不能做瞬态分析的优化，你可能需要定义一个等效的频响分析的优化，或者采用几何非线性工况的优化，或者采用多体动力学(OSMBD)优化。

我个人感觉OSMBD的优化可能是最适合的，你需要把设计区域定义成柔性体。

帮助文档中有例子:
User's Guide > OptiStruct > Examples > Examples for Optimization with ESLM

如果你不想修改初始模型的分析类型，可以考虑用HyperStudy + Morph优化。预先开几个槽，然后通过Morph的形状优化，改变槽的位置和尺寸。

wb5036309 · 发表于 2012-7-18 10:30:09

感谢！非常感谢zkong斑竹，我试试看

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