教程：优化形貌

教程级别：初级简化模型、运行并查看形貌优化的结果。

在本课中，您将学习：

简介

形貌优化是形状优化的高级形式，会在设计空间中生成拉延筋或铁模。该方法非常适用于在不增加质量的情况下使组件的刚度最大化。此外，还可用于根据您的目标来使模型频率最大化。请注意：形貌优化仅适用于曲面几何构成的零件。

通常，拉延筋非常规则，一般只是简单地对齐主要几何特征。虽然制造商很了解拉延筋，而且拉延筋确实也能提高结构的刚度，但形貌优化一般会产生优于标准拉延筋布局的拉延筋模式。

在本教程中，您将学会对典型的油盘设计空间运行基线分析和形貌优化。

首先打开模型并运行基线分析。在设置优化前对模型执行分析有助于确保所有约束和其他参数是合理的。

按 F7 打开“演示浏览器”。
双击 baseline_oilpan.stmod 文件，将其加载到模型视窗中。注意：已向底座零件施加了一个压力，并通过螺栓连接将其限制在螺栓孔上。
确保“单位系统选择器”中的显示单位已设置为 MPA (mm t N s)。
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。
使用以下设置运行分析：
1. 将单元尺寸更改为 3.0 mm。
2. 对于正则模态，请选择模式数量：3。
3. 从从载荷工况中使用约束下拉菜单中选择载荷工况 1。
4. 将速度/精度设置为更快。
5. 点击运行执行分析。
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。
在分析浏览器中，点击显示所选载荷工况并选择隐藏所有载荷和约束。
在分析浏览器中，从载荷工况下拉列表中选择正则模态并查看所选模式。
关闭“分析浏览器”。

形貌优化的最佳起点是 CAD 中不带复杂定义的设计区域。多数情况下，孔工具可用于删除现有的拉延筋并填补各孔。

现在使用相同的设置重新运行分析，并与第一步中基线分析的结果进行比较。

接下来，定义设计空间并运行形貌优化。

右键点击底座零件打开右键菜单，然后选择设计空间。
在“结构仿真”功能区上，点击优化工具组中的运行优化分析按钮。
使用以下设置运行优化：
1. 从类型下拉菜单中选择形貌。
2. 从目标下拉菜单中选择最大化刚度。
3. 设置下列“拉延筋选项”：
  - 最小宽度：3.0mm
  - 拔模角度：60 deg
  - 最大深度：3.0mm
4. 在频率约束下，选择最大化频率，并从从载荷工况中使用约束下拉菜单中选择载荷工况 1。
5. 将速度/精度设置为更快。
6. 点击运行执行分析。
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。
请注意：在形状浏览器中，模式 1 已增至 1268 Hz，且拉延筋高度比初始零件要小。

注：使用不同的拉延筋选项参数和拉延筋模式执行多次运行通常有助于说明形貌优化的结果。这会突出受益于特别形态和截面模量增加的关键区域，而这两者通常是拓扑优化的结果。

出于制造或其他目的，有时需要线性、圆形和辐射状拉延筋模式。使用拉延筋模式工具可以应用这些拉延筋模式。

在形状浏览器中选择转换到设计空间。
在“结构仿真”功能区上，点击拉延筋模式工具，然后点击二级功能区中的线性工具。
选择油盘基座。
如下所示，设置对称平面。如果需要更改拉延筋的方向，则点击小对话框上的旋转 90 度按钮。
鼠标右击划过勾选标记以退出，或双击鼠标右键。
在“结构仿真”功能区上，点击优化工具组中的运行优化分析按钮。
如上，使用相同的参数重新运行形貌优化：

注：请注意拉延筋与已定义向量的线性对齐。此外，还请注意模式 1 现在为 1165 Hz。这比基线结果要好，但未与初始优化运行同高。
在形状浏览器中，点击分析按钮以分析生成的形状。
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。