Altair首届大学生仿真技术竞赛参赛作品二

automobile68 · 发表于 2011-12-21 12:18:51

本帖最后由 automobile68 于 2011-12-21 12:20 编辑

基于Optistruct的制动器调节臂壳体拓扑优化设计

首先对Altair公司为我们广大学生提供了这样一个学习的交流的平台表示由衷的感谢，在这里我将我的参赛作品上传大家共同交流学习，由于优化过程涉及到商业机密，故分析结果中存在不合理的地方，欢迎各位指导~！

1.3D有限元模型建立

在HyperWorks11.0 学生版Geom/solid edit操作界面下对制动器调节臂壳体进行空间区域划分
在3D/solid map操作界面下对空间区域生成六面体网格

2.材料属性的定义

通过工具栏中的“Materials”来创建材料的属性，其中包括材料的“E”弹性模量、“NU”泊松比和“RHO”密度
通过工具栏中的“Properties”将材料的特性和属性相关联
由于要保留模型基本结构特征，需将模型划分为可优化区域和非优化区域，并定义不同的属性，其中材料的属性不变

优化区域为黄色，非优化区域为红色

3.建立工况

3.1 边界条件
根据调节臂壳体实际的工作工况和静力分析的最大工况，在下端转动中心约束123456这六个方向上的自由度

3.2 添加载荷
根据调节臂壳体实际的工作工况，可分为制动工况和回位工况
3.2.1 制动工况
在制动工况下，调节臂壳体上端在推力拉杆的作用下绕下端转动中心转动，此时最大载荷为5680N

3.2.2 回位工况
在回位工况下，调节臂壳体上端在推力拉杆的作用下和凸轮轴转动的作用绕下端转动中心转动回位，此时最大静力载荷为1680N，凸轮轴作用在壳体上的扭矩为168000N.M

3.3 建立仿真工况
制动工况（brake1）和回位工况（brake2）

4.拓扑优化设计

4.1 创建优化设计变量
为了保证关键结构位置的完整性，只优化设定的黄色优化区域，保留红色区域
在Analysis/optimization/topology操作界面下创建优化区域的材料属性为优化设计变量

4.2 创建优化响应
在Analysis/optimization/responses操作界面下创建拓扑优化的响应
4.2.1 体积比

4.2.2 加权应变能
由于制动器调节臂壳体的整个工作过程是由两个工况构成的，所以在分析计算时要同时考虑两个工况的影响作用，且权重因子设为1
加权应变能越小产品的结构刚度越好

4.3 创建优化约束条件
在Analysis/optimization/dconstrains操作界面下创建拓扑优化的约束条件
选择体积比为优化约束条件，按优化要求至少保留68%的模型体积

4.4 创建优化目标
在Analysis/optimization/objective操作界面下创建拓扑优化的优化目标，最小化加权应变能
产品工艺要求在尽可能提高产品刚度的情况下对调节器壳体进行拓扑优化

5.优化分析结果

制动工况下制动器调节臂壳体的应力云图为：

回位工况下制动器调节臂壳体的应力云图为：

运行仿真计算，得到七次优化计算迭代后的结果为：

在满足优化条件和生产工艺的条件下，优化后保留模型68%的体积得到的结果为：

HM模型文件：

lian2004 · 发表于 2011-12-21 12:51:17

首先赞一个。
虽然题目比较简单，但是对于很多大学生来说，首次接触这个东西难度还是挺大的，题目本身也充分体现了optistruct这个软件的优势，澳太尔公司很有远见，相信hw软件用的人会越来越多。

marin · 发表于 2011-12-22 10:41:08

感谢楼主分享，学习啦

automobile68 · 发表于 2011-12-22 17:44:02

marin 发表于 2011-12-22 10:41
感谢楼主分享，学习啦

大家相互学习交流~！

wangdong · 发表于 2011-12-23 15:16:32

LZ标题为什么是参赛作品二呢？还有一么，拿出来大家看看撒呵呵

automobile68 · 发表于 2011-12-23 18:59:13

wangdong 发表于 2011-12-23 15:16
LZ标题为什么是参赛作品二呢？还有一么，拿出来大家看看撒呵呵

Altair首届大学生仿真技术竞赛参赛作品一
http://forum.simwe.com/thread-1017883-1-1.html
这个帖子被楼主转到宁外一个版块了

wsy53972295 · 发表于 2012-2-1 12:09:47

···很好，还需要多努力

hglap · 发表于 2012-2-1 14:31:19

好东西，留下了

liuduyou · 发表于 2012-2-9 18:29:20

不错，学习中

boboyu · 发表于 2012-2-10 13:53:33

谢谢分享

wendoog · 发表于 2012-2-14 18:27:40

谢谢分享

wwzb3 · 发表于 2012-2-28 19:40:43

认真的学习中

Justincharming · 发表于 2012-2-29 10:35:04

认真学习

renran · 发表于 2012-3-1 11:00:17

下载来学习下，感谢楼主分享

lewefe · 发表于 2012-3-2 10:38:15

请问，这个模型是哪个版本做的
不知道hm9.0能不能打开。

mfqcsu · 发表于 2012-3-11 21:38:01

能用HM10.0打开吗

mfqcsu · 发表于 2012-3-12 09:39:34

想下但是没有币

automobile68 · 发表于 2012-3-12 12:14:21

lewefe 发表于 2012-3-2 10:38
请问，这个模型是哪个版本做的
不知道hm9.0能不能打开。

11.0做的，用10.0可以打开

automobile68 · 发表于 2012-3-12 12:32:43

mfqcsu 发表于 2012-3-11 21:38
能用HM10.0打开吗

用10.0可以打开

pein · 发表于 2012-3-12 16:27:45

非常的不错啊。学习了

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