03_Tosca Structure拓扑优化实例3 - 空心梁的刚度优化

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前言

本示例为空心梁的最大化刚度优化。在满足体积约束下，最大化刚度，这是典型的拓扑优化。可通过基于控制的拓扑优化算法来实现，这种方法能够高效地探索并确定最优结构配置。

有限元模型

有限元模型	描述
材料	杨氏模量E=210000 MPa；泊松比=0.3
分析类型	线性摄动静态分析
边界条件	约束模型左侧的所有节点的X向位移；约束模型左上角的节点的Y向位移
载荷	在模型右下角的两个节点上施加沿Y轴正向的40N的集中力载
单元类型	4节点平面应力单元(CPS4)

优化模型

优化任务	描述
设计变量：设计区域	所有单元
设计变量：设计变量约束	冻结最外层单元（在优化过程中单元固定不变）
目标	最大化刚度
体积约束	相对体积为45%（相等约束）

优化结果

经过多次迭代，优化结果如下：

迭代过程中的优化结果

随优化迭代次数的增加，优化后模型的体积趋近于45%原始模型体积。

来源：SimulateTech