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04_Tosca Structure拓扑优化实例4 - 对称约束

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前言

在SIMULIA Tosca Structure的拓扑优化中,可以定义多种对称条件,这些条件允许利用非对称的网格来获得对称的优化结果,从而显著减少有限元分析所需的计算时间。
SIMULIA Tosca Structure支持的对称条件包括:
  • 平面对称:在二维空间中沿某一平面的对称。

  • 点对称:围绕一个中心点的对称。

  • 旋转对称:围绕一个轴的旋转对称。

  • 循环对称:在给定距离上重复区域的对称性。

  • 链接条件:将模型中任意区域的单元进行耦合。

定义对称条件的步骤

1. 定义坐标系

首先,需要使用CS_DEF命令定义坐标系。如果在有限元模型中已经定义了坐标系,则可以直接导入它。在此处定义的center_os坐标系的原点位于模型的中心。

2. 定义对称类型

接着,使用LINK_TOPO命令来定义对称限制类型。在此处定义平面对称限制。

参数说明:
  • 3 代表平面对称类型。
  • 4 表示对称轴。
  • 5 指的是被引用的参考坐标系。
  • 6 表示在对称性限制中考虑冻结区域

3. 定义设计变量约束

对称性条件是优化迭代过程中模型必须遵循的特定对称类型,它本质上是一种几何约束。这种约束确保了模型在各个方向上的一致性和平衡,从而提高了优化过程的稳定性和效率。因此,它本质上是一种设计变量的约束。
在定义设计变量的约束(DVCON_TOPO)时,需要引用 LINK_TOPO 命令来实现这一点。在此处,定义一个平面对称性约束。

参数说明:
    • 5 是步骤 2 中定义的对称性类型。

示例:空心梁的刚度优化

优化结果在有无对称条件的应用下呈现出显著差异,应用对称条件后,模型展现出了高度的一致性和平衡性。

重要提示:有限元网格本身不需要是对称的。这些对称条件可以应用于非结构化网格或四面体网格。单元的大小应当尽可能一致,因为优化结果在一定程度上取决于网格中最粗糙的部分。如果单元大小差异显著,可能会导致链接单元的确定不够准确。

来源:SimulateTech
Tosca拓扑优化
著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
首次发布时间:2024-11-03
最近编辑:1天前
SimulateTech
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