柔性机构拓扑优化

prograck

位移作为约束或目标时怎么确定它的方向？反相器：
在图右是原始设计区域，左侧上下固定，中间受力，右侧中间点（图中黑点）有位移输出，当要求此点位移输出（要求向左）作为目标时，怎么设置目标函数呢，以及相应的约束呢？
图左是我优化出来的结果。

prograck

fem文件如下， 图片entities可以看到我的设置

prograck

If the objective is a function, how to set it in a topolgy problem? Several obstacles have occered when I have a try in compliant mechanisms. Hope you who know and best master the optistruct can help me improve and thanks very much.

202

设计目标：要求黑点向左（Y轴负方向）位移最大化
所以响应之一为：节点141位移响应disp，方向为dof2（Y轴）
目标函数为min（disp) ,disp最小，即Y轴负方向最大值（节点141为图中黑点）

目标函数迭代过程：



节点141位移值从0.006迭代到-3.74（Y轴方向）

体积迭代过程：


最终体积为vol=201(volf=0.125）

------------------------------------------------------
原模型中体积响应为VOL，即总体积
约束为：vol>0.3  （体积下限值0.3）
而设计区域的总体积为1600
0.3相对于1600太小，且约束的为体积下限


改体积响应为volf，约束改为体积分数上限volf<0.3。
优化结果：


目标函数迭代过程：



节点141最终位移为-3.82
体积分数迭代过程为：

最终体积分数vol=0.134 （vol=214)
----------------------------------------------------------------
一个问题，在这里约束体积下限或下限，只要选值合适，迭代结果差不多。
但一般拓扑优化问题出于轻量化目的都会约束体积上限。

prograck

202 发表于 2013-12-6 00:39
设计目标：要求黑点向左（Y轴负方向）位移最大化
所以响应之一为：节点141位移响应disp，方向为dof2（Y轴） ...

目标：min(disp)就能使得node141(黑点）向左最大吗？

202

prograck 发表于 2013-12-7 16:00
目标：min(disp)就能使得node141(黑点）向左最大吗？

disp最小即Y方向负值最大，向左最大
可以看目标函数的迭代过程，从0到-3.7

prograck

202 发表于 2013-12-6 00:39
设计目标：要求黑点向左（Y轴负方向）位移最大化
所以响应之一为：节点141位移响应disp，方向为dof2（Y轴） ...

为什么我做的时候： error： all the sensitives of response 3( objective) are zero.
response 2 : volfrac
response 3 : disp(node141)  
objective : min disp   
dconstraints : volfrac upper bound: 0.3

prograck

error： all the sensitives of response 3( objective) are zero.
response 1 which was global compliance was deleted by me.  

prograck

202 发表于 2013-12-7 16:12
disp最小即Y方向负值最大，向左最大
可以看目标函数的迭代过程，从0到-3.7

你能把你的fem文件贴上来吗？

202

prograck 发表于 2013-12-7 16:36
你能把你的fem文件贴上来吗？

202

prograck 发表于 2013-12-7 16:35
error： all the sensitives of response 3( objective) are zero.
response 1 which was global complianc ...

1.将Y方向的力从约束组件“constraint”移出至“force”组件，可运行优化计算
拓扑结果如下：

位移到10的n次方，应该是优化结果不连续，中间段单元缺失

2.去除设计参数中的最小成员尺寸控制“mindim=2”
拓扑结果：


位移结果：

位移最大值166

节点141Y轴向位移迭代结果：


最终目标点Y轴位移-1.21（其X轴位移为-7.13）
加了一个X方向的力，但位移响应仅考虑了Y轴向响应，所以最终结果不协调。
-------------------------------------------------------
加最小成员尺寸控制参数，单元需细化
优化目标不能只考虑Y轴向位移

prograck

202 发表于 2013-12-7 17:53
1.将Y方向的力从约束组件“constraint”移出至“force”组件，可运行优化计算
拓扑结果如下：

1.将Y方向的力从约束组件“constraint”移出至“force”组件==》 什么意思？原来的力100N（y轴正向）本来就加载在载荷集中器force啊，什么叫做从constrait里移出，再说constraint里加载的是约束啊，哪里有什么力？？
2.error： all the sensitives of response 3( objective) are zero 我的模型和你的不差不多嘛，怎么会有这种error？
3.位移到10的n次方，应该是优化结果不连续，中间段单元缺失===》经常出现这种情况，displacement能跳到非常大，为什么呢？中间单元缺失是什么意思？
4.从上面地方可以学习相应的hyperworks 操作详细理解。你说的这些方法在哪里可以查阅到？

prograck

202 发表于 2013-12-7 17:53
1.将Y方向的力从约束组件“constraint”移出至“force”组件，可运行优化计算
拓扑结果如下：

能不能把你做的fem文件也贴上，我好查看理解，有些话语说的不能理解啊。

202

prograck 发表于 2013-12-7 21:36
能不能把你做的fem文件也贴上，我好查看理解，有些话语说的不能理解啊。 ...

1.你模型中两个力不在同一个组件，其中一个在约束的组件中，你可以认真查看
2.error： all the sensitives of response 3( objective) are zero 这个是因为位移响应两次迭代结果都为零，所以计算中断
把力移出约束组件以后disp响应不再为零，可以顺利迭代
3.位移到10的n次方，约束不足，所以应该是拓扑结果单元不连续。这里主要是由于设置了最小成员尺寸，去掉尺寸约束后位移结果趋于正
4.hyperworks有一个进阶教程系列的参考书，其中有讲OS的，另外就是帮助文档了。

202

prograck 发表于 2013-12-7 21:36
能不能把你做的fem文件也贴上，我好查看理解，有些话语说的不能理解啊。 ...

你在2楼和8楼传的文件不一样

8楼有两个力，请认真查看

202

202 发表于 2013-12-7 22:27
1.你模型中两个力不在同一个组件，其中一个在约束的组件中，你可以认真查看
2.error： all the sensitiv ...

一个cardimage为空的载荷集，可以放置力，也可以放置约束，所以两者在同一个载荷集也可以定义。就像一个组件里可以既有壳单元又有实体单元

prograck

好像真是的，这可能是因为加载时没有 make Force current, 而是让 Constraint current了。

202

cardimage为空的载荷集，就像没有特殊标签的纸箱，可以放置任何不需标签的物品。
这个箱子叫什么名字和它能装什么东西毫无关系。
你可以把力定义在叫“constraint”的载荷集里
也可以把约束定义在叫“force”的载荷集里
这些都可以做实例去验证

prograck

这种又是什么错误？

202

prograck 发表于 2013-12-7 23:17
这种又是什么错误？

大部分都是约束不足导致模型整体刚体位移