教程：优化厚度

教程级别：初级运行并查看厚度优化的结果。

在本课中，您将学习：
  • 运行多零件支架装配的基线分析并查看运行结果。
  • 定义设计空间并运行厚度优化
  • 查看厚度优化的结果
  • 重新分析优化后的形状并比较结果


简介

厚度优化是用于确定零件最佳厚度的一种优化类型。此类优化非常适用于将装配的质量减至最小。此外，如果使用类似于位移约束的真实设计约束，该类优化还可用于将模型的刚度或频率增加至最大。请注意：厚度优化仅适用于曲面几何构成的零件。

在本教程中，您将学会对典型多零件支架设计空间运行基线分析和厚度优化。

分析基线模型

首先打开并查看模型，然后运行基线分析。

在设置优化前对模型执行分析有助于确保与优化相关的所有约束和其他参数是合理的。

  1. 按 F7 打开“演示浏览器”。
  2. 双击 fabricated_gauge.stmod 文件，将其加载到模型视窗中。
    注意：该模型有两个载荷工况、五个零件、一个集中质量和六个安装位置。


  3. 确保“单位系统选择器”中的显示单位已设置为 MPA (mm t N s)。
  4. 在“结构仿真”功能区上，点击分析工具组中的运行 OptiStruct 分析 按钮即可打开“运行 OptiStruct 分析”窗口。


    提示： 要查找并打开工具，按 Ctrl+F。更多信息请见查找和搜索工具。
  5. 使用以下设置运行分析：
    1. 将单元尺寸更改为 1.5 mm。
    2. 将速度/精度设置为更快。
    3. 点击运行执行分析。


查看基线分析结果

  1. 当运行结束后，选择“运行状态”窗口中的运行，并点击现在查看以查看结果。


  2. 在分析浏览器中，从结果类型下拉菜单中选择位移，并注意两个载荷工况的最大值。
    本教程将不会使用它们，但这些位移可在运行优化时用作合理的约束。


  3. 在分析浏览器中，点击数据明细下的创建、显示和隐藏数据明细 ，然后在点 Point 1 位置放置一个数据明细。


  4. 关闭“分析浏览器”。

定义设计空间

接下来，我们要设置优化所用的设计空间。

  1. 在模型浏览器中，按住 Ctrl 键并选择主要、后部、上部和加固零件。
  2. 右键点击模型浏览器中的选中零件，然后从右键菜单中选择设计空间。


  3. 在模型视窗中，点击任意空白处。
    设计空间如下所示：


运行厚度优化

  1. 在“结构仿真”功能区上，点击优化工具组图标上的运行优化 按钮即可打开“运行优化”窗口。
  2. 使用以下设置运行优化。
    1. 从类型下拉菜单中选择厚度。
    2. 从目标下拉菜单中选择最小化质量。
      注： 注意：“运行优化”窗口中的选项会根据所选的优化类型和目标而变化。由于正在运行厚度优化，我们为五个薄片设计空间均设置了“测量厚度”选项，这些将作为执行厚度优化时的设计变量。每个设计空间当前都有一个最小和最大厚度，但可根据需要进行编辑。最小和最大厚度默认在当前厚度的 +/- 20% 以内。
    3. 将单元尺寸设为 4.5 mm。
    4. 对于所有设计空间，将测量厚度的最小值设为 2.0 mm，最大值设为 6.0 mm。
    5. 在应力约束下，将最小安全系数设为 1.5。
    6. 点击运行。


在“形状浏览器”中查看结果

  1. 当运行结束后，选择“运行状态”窗口中的运行，并点击现在查看以查看结果。
  2. 在形状浏览器中，查看零件厚度结果。
    不同的厚度用不同的颜色表示，如图例所示。


  3. 在零件厚度下拉菜单中选中百分比，查看以百分比形式表示的厚度结果。
    此时，会根据厚度的百分比变化对结果进行颜色编码。


  4. 此外，您还可以在“形状浏览器”顶部切换设计空间和厚度结果，从而在“模型浏览器”中查看每个设计空间的质量和优化后的形状。
    注： 要在模型浏览器中显示质量，右键点击浏览器的目标栏并选中质量。

重新分析优化后的形状并对比结果

  1. 要分析优化后的形状，请点击“形状浏览器”中的分析按钮。


  2. 当运行结束后，选择“运行状态”窗口中的运行，并点击现在查看以查看结果。
  3. 在分析浏览器中，从结果类型下拉菜单中选择位移，并注意两个载荷工况的最大值均已增加。
    这是由于我们使用最小安全系数 1.5 作为设计约束。（如果要保持位移，您可以在模型上创建位移约束，以获取不同的结果。）


  4. 点击分析浏览器上的对比结果按钮，打开“对比位移”表。


  5. 对比每次运行分析的总质量 和最大位移。
    对比两个载荷工况下的基线分析结果和优化后的分析运行结果表明，优化厚度可以减少质量，同时可实现应力目标。