2022年ANSYS拓扑优化实例-三维块的优化 .pdf
ANSYS拓扑优化实例如下图所示的长方体，受到一个 1000N 的集中载荷， 四周为固定端， 弹性模量为E=2e11，泊松比为 0.3。1.设定分析作业名从实用菜单中选择Utility Menu ：FileChange Jobname 命令， 将打开 Change Jobname 对话框，如图所示，输入example of topology 单击 OK。2.设定分析标题从实用菜单中选择Utility Menu ：FileChange Title 命令，将打开 Change Title 对话框， 如图所示，输入single-load example of topo 单击 OK。3.定义单元类型（1）从主菜单中依次选择Main Menu：Preprocessor-Element Type-Add/Edit/Delete命令将打开 Element Type（单元类型）对话框。（2）单击 Add，将打开 Library of Element Type ，选择 Solid95，依次单击Apply、OK。如下图所示，单元类型对话框将会出现两个单元类型（拓扑优化只优化单元类型为1名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 9 页 - - - - - - - - - （Type1）的部分）。（3）单击 Close，完成设置。4.定义材料属性（1）从主菜单中选择Main Menu ：Preprocessor-Material Props-Material Models将打开Define Material Model Behavior （定义材料属性） 窗口，左窗口 Material Model Number 1 。（2）依次在右窗口双击StructuralLinearElasticIsotropic,给出弹性模量EX=2e11和泊松比 PRXY=0.3 。（3）单击 OK回到 Define Material Model Behavior （定义材料属性）窗口，关闭窗口完成设置。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 9 页 - - - - - - - - - 5.创建几何模型由于体的一部分不作优化，所以划分网格时，会要求不同部分选择不同的单元类型。为方便起见，建模时先建两个体，再用布尔运算的Glue 连接两个体，之后再划分网格。（1）创建第一个块体：Main Menu-Preprocessor-Modeling-Create-Volumes-Block-By Dimension: x1,x2 分别输入0,5 ；y1,y2 分别输入0,1 ；z1,z2 分别输入0,5, 单击 Apply。（2）创建第二个块体：Main Menu-Preprocessor-Modeling-Create-Volumes-Block-By 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 9 页 - - - - - - - - - Dimension: x1,x2 分别输入0,5 ；y1,y2 分别输入1，2 ；z1,z2 分别输入0,5, 单击 OK。（3）将所有体粘结成一个连续的几何体：Main Menu-Modeling-Operate-Booleans-Glue Volums。在出现的Glue Volumes 对话框里点击Pick All，点击 OK即可。6.网格划分（1）指定体的单元属性依次单击Main Menu-preprocessor-Meshing-Mesh Attributes-Picked Volumes ，会出现如下图所示的Volume Attributes 对话框， 单击选择第一个体（即下面不用优化的那个体），点击 OK，在出现的对话框里Element type number 一栏的下拉菜单选择 2 SOLID95 ，单击 OK。重复上述步骤， 选择第二个体的Element type number 为 1 SOLID95 ， 如下图所示，即可完成单元属性的设置。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 9 页 - - - - - - - - - （2）设定网格尺寸依次单击主菜单：Main Menu-Preprocessor-Meshing-Size Cntrls-ManualSize -Global-Size。在出现的Global Element Sizes 对话框里 Element edge length 输入 0.25 ，名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 9 页 - - - - - - - - - 单击 OK即可，如下图所示。（3）执行网格划分采用映射网格划分的方法，依次单击Main Menu-Preprocessor-Meshing-Mesh- Volumes-Mapped-4 to 6 sided。在弹出的 Mesh Volumes 对话框里单击Pick All，再单击OK ，完成划分，如下图所示。7.施加约束和载荷（1）施加约束依次选择主菜单Main Menu- Preprocessor-Loads-Define Loads-Apply- Structural-Displacement-On Areas，弹出如下图所示对话框，单击选择体的四周的面，然后点OK ，再在弹出的的对话框选择ALL DOF ，点击 OK即可完成约束的添加。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 9 页 - - - - - - - - - （2）施加集中载荷依次选择主菜单：Main Menu- Preprocessor-Loads-Define Loads-Apply- Structural-Force/Moment-On Nodes，弹出如下图所示对话框，用鼠标选择最上面的中心节点，点击OK ，然后在弹出的对话框里Dirction of force（力的方向）的下拉菜单选择FY，在 Force value里输入 -1000 ，点击 OK即可。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 9 页 - - - - - - - - - 8.拓扑优化（1）在命令输入框中输入TOCOMP,COMP,SINGLE,1 TOVAR,COMP,OBJ TOVAR,VOLUME,CON,20 TOTYPE,OC TODEF,1.0d-4 TODEF /DSCALE,OFF /CONTOUR,2 TOLOOP,12,1 （2）求解完成后自动弹出如下图对话框。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 9 页 - - - - - - - - - （3）单击 Close ，完成拓扑优化，结果如下：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 9 页 - - - - - - - - -
