请教一个关于弹翼拓扑优化的棘手问题（希望斑竹能帮忙）

忧伤天蝎座

    我要设计一个弹翼，属于骨架+蒙皮结构。将实心板加工成弹翼理论外形（理论外形已知）后，把中间一些实心部分挖成中空结构，这样就形成了骨架。然后在骨架外面铺上蒙皮并铆接。问题是，如何对这块实心板进行拓扑优化呢？这涉及到如下问题：
1. 气动载荷（面载荷）不是固定值，而是关于坐标的函数，例如z=f(x,y)形式，那么这样的面载荷如何加载到蒙皮上呢？
2. 蒙皮和骨架如何实现连接装配？蒙皮因为很薄，做成壳单元吗？骨架（此时是实心板）肯定是实体单元了。然后两者粘结？有没有别的装配连接方法呢？
3. 假如能进行拓扑优化，那么优化后，骨架中间一些地方被挖空了，这样，挖空部分就跟蒙皮内表面失去连接（或接触）关系了，这是否会导致错误？

zkong

1. 用PLOAD, 你可能需要写一点Tcl script把荷载的函数写进去，通过运行这个脚本来创建荷载;
2. 连接方式要反映实际的荷载传递方式，我不了解你的结构的特性，不敢随便建议。   对于实心板，如果厚度比垂直厚度方向的尺度小很多，仍然可以用壳单元;
3. "错误" 你是指软件报错，还是得到不合理的结果？

    只要你建模没有问题(约束足够)，一般软件不会报错；

    如果你担心的是后者，你可以加入一些额外的约束(比如骨架挖空了，蒙皮的变形会很大，如果你约束蒙皮允许的最大变形，那它下面的骨架自然就不会被挖空)；  另一种方法是把靠近蒙皮的部分设置为非设计域，不参与优化。



     

忧伤天蝎座

    谢谢回答。
    目前第一条疑问已经了解。我本人前段时间搞过实体及壳单元的拓扑优化。我对弹翼的优化，处于想法阶段，还没有具体实施。
    为了便于理解，我贴了张骨架与蒙皮的结构示意图，这张图是我从网上搜的，我要设计的骨架与于此图类似。不过，蒙皮不参加优化，固定骨架的摇臂（骨架根肋中间部分的粗大结构）也不参加优化。
    从图上看，蒙皮只有0.8mm-1mm，应该用壳单元吧？而骨架（优化前为具有气动外形的铝合金实心板，希望优化后得到图中的中空结构）相对比较厚，应该用实体单元。
    我说的装配与连接的意思是，蒙皮在优化前如何贴在该铝合金实心板上？是用粘结吗？有没有别的更好的方法？（实际生产中，蒙皮是铆接在骨架上的，但在优化时，很难用铆接来建模，所以只能想替代办法，当然，粘结是一种方法）
    我提问第3条说的意思是，优化前蒙皮是完全贴合在铝合金实心板上的，但是，假如优化后得到图中的中空结构，那么，就会有一部分蒙皮与骨架脱离接触（因骨架部分单元被删除）了，这样是否会导致错误？

忧伤天蝎座

如果看不到图片，请刷新并等待一会。

zkong

2. 我没有经验，不敢随便给你建议;

    百度了一下铆接，似乎铆接还有不同的类型。
    http://baike.baidu.com/view/1070681.htm

3. 我还是没有理解你说的“错误”。  你是担心(1) 软件报错不能完成计算？ 还是 (2) 软件计算没有问题，但是优化结果不是你想要的？ 请告诉我你的担心是(1) 还是(2)， 还是其他。

忧伤天蝎座

    谢谢回答。
    我是担心，优化前蒙皮与铝合金实心板建立了“粘结”关系后，在优化过程中软件不会删除实心板外表面的单元，从而无法得到如图的镂空结构。
    这么说吧，凡是建立了约束条件、边界条件或装配结合关系的单元，在优化过程中，这些单元会被删除吗？如果被删除，那么这些约束条件，边界条件或装配结合关系就不复存在或部分不存在了。
    过几天等我忙完了手头的工作，还是自己实践一下，光想也不行。

zkong

任何单元都有可能被删除，这完全取决于模型的荷载、边界条件和优化的设置。

举一个极端的例子，如果最小化模型的质量，然后不定义任何约束(或者定义一个不起任何作用的约束，比如某单元的von Mises应力>0)，非常有可能整个设计区域都会被删除，因为这是"最优"的结果。