ABAQUS汽車控制臂的拓?fù)鋬?yōu)化

2017-08-18 by:CAE仿真在線來源:互聯(lián)網(wǎng)

優(yōu)化目標(biāo):

應(yīng)用說明:

汽車控制臂的拓?fù)鋬?yōu)化。在拓?fù)鋬?yōu)化過程中,修改設(shè)計(jì)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(dá)到最佳解。

幾何模型:

汽車控制臂模型是二次四面體(C3D10)單元進(jìn)行孤立網(wǎng)格劃分。控制臂關(guān)于X-Y平面對(duì)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:

邊界條件與荷載:

模型的中心被約束為關(guān)于Y-Z平面對(duì)稱。控制臂的左上端和右上端位于設(shè)計(jì)區(qū)域的外側(cè),并以所有三個(gè)平移自由度固定。下軸承中心也在設(shè)計(jì)區(qū)域之外,其平移沿z方向約束。下軸承的中心節(jié)點(diǎn)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:

優(yōu)化任務(wù):

創(chuàng)建由基于條件的優(yōu)化算法控制的拓?fù)鋬?yōu)化任務(wù)。
設(shè)計(jì)區(qū):

模型的設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)區(qū)域之外,因?yàn)樗鼈兪枪潭ㄑb置所需要的,并且用于施加載荷。從設(shè)計(jì)區(qū)域排除的單元的材料屬性保持不變。

圖3

設(shè)計(jì)響應(yīng):

創(chuàng)建一個(gè)設(shè)計(jì)響應(yīng),計(jì)算設(shè)計(jì)區(qū)域中所有單元上的應(yīng)變能的總和。第二個(gè)設(shè)計(jì)響應(yīng)計(jì)算設(shè)計(jì)區(qū)域的體積。
目標(biāo)函數(shù):

目標(biāo)函數(shù)定義了優(yōu)化的目標(biāo)。在該示例中,單個(gè)目標(biāo)函數(shù)目的是使設(shè)計(jì)區(qū)域的應(yīng)變能的總和最小化。由于柔度被定義為應(yīng)變能的總和,剛度是柔度的倒數(shù),因此目標(biāo)函數(shù)等效于最大化設(shè)計(jì)區(qū)域的剛度。
約束:

優(yōu)化約束約束整個(gè)拓?fù)鋬?yōu)化過程。約束必須允許優(yōu)化達(dá)到既可行又可接受的解決方案。在此示例中,創(chuàng)建了一個(gè)約束,該約束指定優(yōu)化模型應(yīng)包含原始控制臂初始體積的57%。
幾何限制:
定義幾何限制來進(jìn)一步限制拓?fù)鋬?yōu)化過程,以確保為可使用標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)(如鑄造或鍛造)制造的設(shè)計(jì),如圖4所示。

圖4