搜索ABAQUS汽車控制臂的拓撲優(yōu)化
2017-08-18 by:CAE仿真在線 來源:互聯(lián)網(wǎng)
優(yōu)化目標:
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使用ABAQUS優(yōu)化模塊通過在最大化其剛度的同時減小控制臂的體積來優(yōu)化汽車控制臂的設計。
應用說明:
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汽車控制臂的拓撲優(yōu)化。 在拓撲優(yōu)化過程中,修改設計區(qū)域中單元的材料屬性(有效地從Abaqus分析中除去單元或添加單元),直到達到最佳解。
幾何模型:
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汽車控制臂模型是二次四面體(C3D10)單元進行孤立網(wǎng)格劃分。 控制臂關于X-Y平面對稱,僅研究了模型的一半。優(yōu)化前如圖1、2所示:
圖1
圖2
材料屬性:
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控制臂由楊氏模量為210GPa,泊松比為0.3的彈性材料制成。
邊界條件與荷載:
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模型的中心被約束為關于Y-Z平面對稱。 控制臂的左上端和右上端位于設計區(qū)域的外側(cè),并以所有三個平移自由度固定。 下軸承中心也在設計區(qū)域之外,其平移沿z方向約束。下軸承的中心節(jié)點在x方向加載70000 N的集中力,在y方向裝載-70000 N。
優(yōu)化特征:
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優(yōu)化任務:
創(chuàng)建由基于條件的優(yōu)化算法控制的拓撲優(yōu)化任務。
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設計區(qū):
模型的設計區(qū)域是優(yōu)化過程中要修改的區(qū)域,如圖3所示。某些區(qū)域被排除在設計區(qū)域之外,因為它們是固定裝置所需要的,并且用于施加載荷。從設計區(qū)域排除的單元的材料屬性保持不變。
圖3
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設計響應:
創(chuàng)建一個設計響應,計算設計區(qū)域中所有單元上的應變能的總和。第二個設計響應計算設計區(qū)域的體積。
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目標函數(shù):
目標函數(shù)定義了優(yōu)化的目標。在該示例中,單個目標函數(shù)目的是使設計區(qū)域的應變能的總和最小化。由于柔度被定義為應變能的總和,剛度是柔度的倒數(shù),因此目標函數(shù)等效于最大化設計區(qū)域的剛度。
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約束:
優(yōu)化約束約束整個拓撲優(yōu)化過程。約束必須允許優(yōu)化達到既可行又可接受的解決方案。在此示例中,創(chuàng)建了一個約束,該約束指定優(yōu)化模型應包含原始控制臂初始體積的57%。
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幾何限制:
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定義幾何限制來進一步限制拓撲優(yōu)化過程,以確保為可使用標準技術(如鑄造或鍛造)制造的設計,如圖4所示。
圖4
優(yōu)化結果:
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