optistruct拓扑优化效果不好——求助

风过梦圆 · 发表于 2013-1-20 22:13:20

本帖最后由风过梦圆于 2013-1-20 22:15 编辑

这个是fem文件
https://forum.simwe.com/forum.php?mod=attachment&aid=MzkxODI5fDRlOGQ2M2ExfDE3Mjc1Njg5NDh8MHw%3D 昨晚仔细把论坛里面有关拓扑优化的帖子看了很多，感觉这里很是强大，HM的功能也很是强大，最近自己研究一个拓扑优化的例子，一个反射镜模型，就是想在镜面节点变化小于一定数值的约束下重量最小，但是做的效果不好，请大神们指点啊。

非设计区域的面

设计区域

优化的结果。

我感觉结果的材料堆积很厉害，觉的可能要通过maxdim来控制，我的单元平均尺寸大概是15mm，但是mindim和maxdim数值的设置感觉不是很合适，结果还不理想，下面这个是我看别人做的，材料堆积很少，求大神们指点啊

TYNGOD · 发表于 2013-1-23 15:56:42

学习了!!! 应该给202加分啊!!!

风过梦圆 · 发表于 2013-1-20 22:16:05

第一次发帖，编辑的不是很好，求教！

202 · 发表于 2013-1-23 14:58:47

本帖最后由 202 于 2013-1-23 15:01 编辑

风过梦圆发表于 2013-1-20 22:16
第一次发帖，编辑的不是很好，求教！

位移响应是上平面所有节点的总位移

位移约束上限为:2E-8



静态最大位移值为0.053mm

位移约束的上限应该是错的，OUT文件中ITERATION 0的数据如下：

MOST VIOLATED CONSTRAINTS TABLE
-------------------------------------------------------------------------------------
Response Type  Response    Subcase Grid/    DOF/ Response    Constraint Viol.
User-ID       Label    /RANDPS Element/  Comp    Value       Bound       %
                        +Frqncy MID/PID/  /Reg
                                 Mode No.
-------------------------------------------------------------------------------------
   2 DISPL dis-res          3 21387  TXYZ 5.492E-02  <  2.000E-08  999.9 V
   2 DISPL dis-res          3 22247  TXYZ 5.460E-02  <  2.000E-08  999.9 V
   2 DISPL dis-res          3 21386  TXYZ 5.459E-02  <  2.000E-08  999.9 V
   2 DISPL dis-res          3 20478  TXYZ 5.456E-02  <  2.000E-08  999.9 V
   2 DISPL dis-res          3 20515  TXYZ 5.448E-02  <  2.000E-08  999.9 V
   2 DISPL dis-res          3 20479  TXYZ 5.424E-02  <  2.000E-08  999.9 V
   2 DISPL dis-res          3 21351  TXYZ 5.424E-02  <  2.000E-08  999.9 V
   2 DISPL dis-res          3 20514  TXYZ 5.416E-02  <  2.000E-08  999.9 V
   2 DISPL dis-res          3 22282  TXYZ 5.416E-02  <  2.000E-08  999.9 V
   2 DISPL dis-res          3 22248  TXYZ 5.362E-02  <  2.000E-08  999.9 V
   2 DISPL dis-res          3 21385  TXYZ 5.361E-02  <  2.000E-08  999.9 V
   2 DISPL dis-res          3 20480  TXYZ 5.329E-02  <  2.000E-08  999.9 V
   2 DISPL dis-res          3 21352  TXYZ 5.328E-02  <  2.000E-08  999.9 V
   2 DISPL dis-res          3 20513  TXYZ 5.321E-02  <  2.000E-08  999.9 V
   2 DISPL dis-res          3 22281  TXYZ 5.320E-02  <  2.000E-08  999.9 V
   2 DISPL dis-res          3 22249  TXYZ 5.201E-02  <  2.000E-08  999.9 V
   2 DISPL dis-res          3 21384  TXYZ 5.200E-02  <  2.000E-08  999.9 V
   2 DISPL dis-res          3 20481  TXYZ 5.171E-02  <  2.000E-08  999.9 V
   2 DISPL dis-res          3 21353  TXYZ 5.170E-02  <  2.000E-08  999.9 V
   2 DISPL dis-res          3 20512  TXYZ 5.163E-02  <  2.000E-08  999.9 V
-------------------------------------------------------------------------------------

实际意义就是上平面各节点位移值小于约束上限值2e-8,而静最大位移为0.053。所以约束错误。

202 · 发表于 2013-1-23 15:53:36

本帖最后由 202 于 2013-1-23 15:54 编辑

取约束值0.07，大于最大位移值。
模型意义为：上平面所有节点位移值均小于0.07时，所需材料最少的解。
这种约束只注重外圈节点，忽略了内圈节点。
因此拓扑结果只会在外圈加强，不会在中心位置出现加强区域，无法达到期望值。拓扑结果如下：

风过梦圆 · 发表于 2013-1-27 17:06:14

本帖最后由风过梦圆于 2013-1-27 17:08 编辑

202 发表于 2013-1-23 15:53
取约束值0.07，大于最大位移值。
模型意义为：上平面所有节点位移值均小于0.07时，所需材料最少的解。
这种 ...

是不是这个结构的最后优化结果位移最小就是0.053了？如果我想要达到一个更小的位移，优化是没有结果的？还是通过参数的调整可以得到一个位移更小的优化结果？

202 · 发表于 2013-1-27 17:47:40

本帖最后由 202 于 2013-1-27 18:05 编辑

风过梦圆发表于 2013-1-27 17:06
是不是这个结构的最后优化结果位移最小就是0.053了？如果我想要达到一个更小的位移，优化是没有结果的？ ...

1.0.053是最小值，因为这是静力学求解模型包括非设计区域和完整的设计区域情况下的解。
2.要想有一个更小的位移，除非加厚设计区域。迭代是逐步减少设计区域内的单元，所以位移值也逐渐增大。
3.实际上混淆了一个概念。0.053是包括了完整的设计区域情况下的解，而不是仅有非设计区域时的解。

202 · 发表于 2013-1-27 18:42:17

一个简单的比方，整体结构受的力是100，非设计区域刚度贡献为20，完整的设计区域刚度贡献是30。
此时的位移解为100/（20+30）=2，这对应于上面的0.053，是最小值-----min(max-disp)。
而仅有非设计区域时位移为100/20=5
迭代位移解为100/[20+(30-N)]=C，推出2<C<5
任何一个C值相对于5来说都是减小的
所以

通过参数的调整可以得到一个位移更小的优化结果？

不应该与0.053来相比。

风过梦圆 · 发表于 2013-1-27 22:32:08

202 发表于 2013-1-27 18:42
一个简单的比方，整体结构受的力是100，非设计区域刚度贡献为20，完整的设计区域刚度贡献是30。
此时的位移 ...

谢谢你这么快就回复了。
还有点不太明白
1、你举的例子说100/（20+30）=2，这对应于上面的0.053，然后又推出2<C<5,因为迭代逐步减少设计区域内的单元，那就是说，我优化时候设置的约束位移条件就应该大于0.053是吧？
2、也就是说这个模型不进行优化时候，表面的变形位移是最小的,进行了优化，表面的变形位移都会变大，只是重量有很大减少？

风过梦圆 · 发表于 2013-1-27 22:39:11

202 发表于 2013-1-27 17:47
1.0.053是最小值，因为这是静力学求解模型包括非设计区域和完整的设计区域情况下的解。
2.要想有一个更小 ...

“迭代是逐步减少设计区域内的单元，所以位移值也逐渐增大”，我理解，设计区域单元减少，刚度有所下降，但是同时这部分自重减少，相应的对设计区域的重力变形影响也会降低，这样的话，设计区域单元减少，位移也是一定会增大吗？

202 · 发表于 2013-1-27 22:56:52

风过梦圆发表于 2013-1-27 22:32
谢谢你这么快就回复了。
还有点不太明白
1、你举的例子说100/（20+30）=2，这对应于上面的0.053，然后又 ...

1.是应该大于0.53
2.可以理解成做加法，也可以理解成做减法。依据模型的实际意义来定。
加法：原模型只有非设计区域，但是位移值不达标，需要加强。此时新增一个原来不存在的设计区域，再根据约束条件及优化目标求得设计区域的最优材料分布。
减法：原模型包括设计区域和非设计区域，但刚度过剩，可以在许可范围内减小刚度值，挖掉设计区域内对结构刚度贡献不大的一些单元。同HELP里的OS-2060:
所以就是这个理解：

模型不进行优化时候，表面的变形位移是最小的,进行了优化，表面的变形位移都会变大，只是重量有很大减少

202 · 发表于 2013-1-27 23:01:54

风过梦圆发表于 2013-1-27 22:39
“迭代是逐步减少设计区域内的单元，所以位移值也逐渐增大”，我理解，设计区域单元减少，刚度有所下降， ...

忘了加载的是自重。单元对结构刚度的贡献与其自重引起的位移之间的关系不知。不过迭代过程挖掉的单元都是对结构刚度贡献小的单元

风过梦圆 · 发表于 2013-1-27 23:08:42

202 发表于 2013-1-27 23:01
忘了加载的是自重。单元对结构刚度的贡献与其自重引起的位移之间的关系不知。不过迭代过程挖掉的单元都是 ...

有了新的理解呵呵，非常感谢你的耐心解答，以后继续多多交流哈

202 · 发表于 2013-1-27 23:11:07

风过梦圆发表于 2013-1-27 23:08
有了新的理解呵呵，非常感谢你的耐心解答，以后继续多多交流哈

可能不够简单明了，多多交流~

yuanfeng · 发表于 2013-2-21 13:35:03

楼主，你的模型做得很漂亮，请问设计区和非设计区域的共节点是怎么做出来的哦？

yuanfeng · 发表于 2013-2-27 08:37:58

风过梦圆还在么，期待讲解一下你的网格怎么做的，初学者求教，谢谢了

sjtushishi · 发表于 2013-3-7 22:48:37

202 发表于 2013-1-27 18:42
一个简单的比方，整体结构受的力是100，非设计区域刚度贡献为20，完整的设计区域刚度贡献是30。
此时的位移 ...

哇。。。。。。确定是这样理解的么
以前没这么考虑过赞美

风过梦圆 · 发表于 2013-3-7 23:15:45

yuanfeng 发表于 2013-2-21 13:35
楼主，你的模型做得很漂亮，请问设计区和非设计区域的共节点是怎么做出来的哦？ ...

节点就是正常的网格节点，设计区域和非设计区域是靠component来区分的，在不同的component里面分别选取单元就可以了

风过梦圆 · 发表于 2013-3-7 23:16:33

yuanfeng 发表于 2013-2-27 08:37
风过梦圆还在么，期待讲解一下你的网格怎么做的，初学者求教，谢谢了

这个模型比较规则，网格其实很容易划分的，我先做的面单元，再拉伸出来的。

yinkaijun666 · 发表于 2013-4-8 23:14:01

学习了，有用

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