Abaqus|三角架拓扑优化及其逆向建模
本文摘要（由AI生成）：
本文介绍了通过拓扑优化和逆向建模技术对三角架进行优化的完整过程。首先，对三角架进行拓扑优化，以最大化刚度并减少体积至原50%。优化后，最大应力和位移有所增加，但主要是删除了对刚度影响较小的区域。随后，对优化结果进行平滑处理并转换为实体模型，以便进行有限元分析验证。最后，通过逆向建模软件Geomagic wrap 2017完成了实体模型的转换，为后续分析提供了基础。
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前言
前面几个有关拓扑优化的案例都只对结构进行了拓扑优化，而对其优化结果并没有进行几何重构。下面通过三角架案例来展现一个完整的优化过程。
2. 问题描述
图1为待优化的三角架样板，对其进行在固定两个圆孔（左边）以及在剩下的一个圆孔施加大小为200N的集中力下的拓扑优化以及逆向建模。目标为刚度最大，约束为体积减少为原来的50%。
图1 三角架模型
3. 拓扑优化
本节简要介绍拓扑优化的操作步骤设置以及优化结果。
3.1优化设置
图2展示了其三角架需要设计的区域，带有红色圆圈的部分不参与优化设计。在建立该模型时，为了方便施加集中力，模型沿着中面被切分成了两部分。
图2 设计区域
3.2 优化结果
图3-图4为优化前后的应力和位移对比图，由图可知，结构拓扑优化后，最大应力和位移大约是原来原来的两倍。从优化结果来看，拓扑优化主要是对刚度影响不大的区域进行删除，例如拓扑优化前的云图蓝色应力区域。
图3优化前后应力对比
图4 位移对比
3.3 平滑处理
在Tosca界面对上述拓扑结构的进行平滑处理，如图5所示，不难看出平滑后的结构更加光顺。但由于导出文件是非实体结构文件stl，需要对其进行实体转换。
图5 平滑结构
4.逆向建模
逆向建模的目的是对优化结果进行检验，而将Tosca结果文件stl转换为实体模型是最主要的一个步骤，有限元分析只能对实体模型才能进行模型修正以及后续力学分析。这里我通过使用Geomagic wrap 2017软件（一款逆向建模软件），进行实体就转换，主要用到的命令模块是精准曲面模块。这个模块可以对模型的边界自动进行探测，从而建立起了模型的几何轮廓。依次点击红色线框，即可完成实体模型模型的转换，其结果如图7，需要注意的是逆向模型与原模型不会完全一样。
图6 逆向建模过程
图7 逆向实体模型
5.结论
本案例对三角架进行了拓扑优化，并通过逆向软件对其拓扑结果进行了重建，从而可以对该模型进行有限元分析来验证其优化结果的合理性。
