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形貌优化卡片简介:理论基础与工程应用

时间:2023-11-24 理论教育 版权反馈
【摘要】:请先做完实例或者熟悉形状优化技术,然后查看卡片了解更多内容。表3-3 形貌优化变量卡片表3-4所示卡片用于定义模式重复约束中控制部分的可选扩展项。图3-38显示了一个单向垂形貌优化技术实例直于可设计单元平面的形状变量的横截面。对称的网格不是必须的,OptiStruct将会产生关于中间平面接近相同的变量。在OptiStruct中,对于形貌优化非常有用的特征是在简单模式中自动生成形状变量。OptiStruct包含不同的形状变量模式库,可从DTPG卡片中的TYP参数处获得。

形貌优化卡片简介:理论基础与工程应用

请先做完实例或者熟悉形状优化技术,然后查看卡片了解更多内容。

卡片DTPG定义形貌优化设计变量定义参数,如表3-3所示。

表3-3 形貌优化变量卡片

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表3-4所示卡片用于定义模式重复约束中控制部分的可选扩展项。

表3-4 模式重复卡片

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表3-5所示卡片用于定义模式重复约束中受控部分的可选扩展项。

表3-5 模式重复参数

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1.示例1

本实例定义的形貌设计变量表明允许在对应PSHELL属性编号1、9和23的组件中创建加强筋。加强筋最小宽度为3个单位,起筋角为60°,最大高度为5个单位。起筋方向沿着单元法向,但可能在正方向或负方向形成筋。加强筋需要分组形成过点(0,25,0)沿z轴的120个间隔的周期模式,同样相对xy平面对称,如表3-6所示。

表3-6 示例1卡片定义

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2.示例2

本实例参考DVGRID编号为1的形状变量定义形貌设计变量。加强筋最小宽度为5个单位,起筋角为75°,最大高度为5个单位。加强筋的高度和起筋方向已在卡片DVGRID中定义。同时根据卡片DVGRID中的定义,确保加强筋只沿着正方向生成,如表3-7所示。

表3-7 示例2卡片定义

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DTPG卡片关键字的解释如表3-8所示。

表3-8 卡片参数意义

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(续)

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DTPG卡片关键字的更多解释如下:

(1)利用加强肋的最小宽度和拔模角决定形状变量的几何。图3-38显示了一个单向垂

形貌优化技术实例直于可设计单元平面的形状变量的横截面。肋的顶部是平的,该平面横跨直径为最小肋宽度参数的圆。肋边减少的角度等同于起筋角参数。(www.xing528.com)

(2)缓冲区是用于控制如何处理设计区与非设计区之间交界面的参数。如果激活,则OptiStruct将形状变量放置在离非设计单元足够远的位置,从而保证合适的肋宽和起肋角。如果非激活,在肋和非设计单元之间的边界将有个突然的过渡。在由于边界遗漏参数而忽视的任何节点(field 10)周围都会有一个缓冲区。在设计区与非设计区单元之间是否有缓冲区的过渡处的对比如图3-39所示。

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图3-38 肋宽度和起肋角的定义

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图3-39 在设计区与非设计区单元之间是否有缓冲区的过渡处的对比

(3)可强迫施加关于一个、两个或三个平面对称的形貌优化。推荐为对称的模型和载荷情况定义中间平面,因为如果不强迫,则自动生成的变量可能不对称。对称的网格不是必须的,OptiStruct将会产生关于中间平面接近相同的变量。如果中间平面两个边的网格大小不同,则OptiStruct将把中间平面的正向创建的变量映射到另外一边,但不在中间平面的负向创建变量,不会与正向重叠在一起。中间平面的正向就是第一向量和第二向量的向量积指向的。

(4)可在卡片DTPG中定义变量模式组。OptiStruct将基于从field 20中选出的模式类型生成形状变量。对于1~14的变量模式组类型,只需定义第一向量和固定点。对于20及以上的变量模式组类型,只需定义固定点、第一向量和第二向量。如果需用一节点定义第一向量,则法向向量将开始在固定点,朝向给定节点(查看下面),如图3-40所示。对于第一向量,第二向量或固定点可能需要节点或x、y、z数据,也可能是混合的(就是说可能通过节点确定固定点,通过x、y、z数据确定第一向量,反之亦然)。

在OptiStruct中,对于形貌优化非常有用的特征是在简单模式中自动生成形状变量。在很多情况下,由于加工约束或避免在形状优化时单元崩溃的风险,需要在符合需求形状的模式中创建形状变量。在基础形貌优化(TYP=0)中,OptiStruct创建圆形的形状变量。OptiStruct包含不同的形状变量模式库,可从DTPG卡片中的TYP参数处获得。

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图3-40 利用节点定义第一向量

通过捕捉节点或在栏22、23和24定义的向量,使其投影到平面1,确定出第二向量。如果使用节点定义第二向量,则第二向量从固定点指向投影节点。如果使用向量定义第二向量,则投影向量的基点位于固定点。第二向量是平面2的法向,如图3-41所示。

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图3-41 平面2定义

平面3由平面1和平面2的法向共同决定,如图3-42所示。

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图3-42 平面3定义

(5)对于OptiStruct支持的模式列表,请查看Pattern Grouping Options。

(6)模式重复允许关联设计域中的相似区域,使得产生相似的拓扑分布。通过定义Master和Slave区域来实现。一个DTPL卡片应该只包含一个MASTER标记或SLAVE标记。在包含SLAVE标记的任何DTPL卡片中不能导出加强肋参数。对于Master和Slave区域,都需要定义由标记COORD描述的模式重复坐标系。为使用对称,坐标系可能是左手定则或右手定则笛卡儿坐标系。坐标系可以通过下面列出的按照优先顺序排列的两种方法来定义。

➢定义4点,利用下面这些点来定义坐标系(它是定义左手定则坐标系的位移方法)。

√从固定点指向第一点的向量定义为x轴。

√第二点位于xy平面,表明了y轴正向。

√第三点定义z轴正向。

➢定义直角坐标系和一个固定点。如果只定义了一个固定点,则假定使用全局坐标系。多个Slave可参照相同的Master。

可为Slave区域定义缩放系数,允许调整Master的布局。

对于更多的细节描述,请参考包含User's Guide中Manufacturability for Topography Optimization部分的Pattern Repetition页。

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