除了拓扑优化,难道就没有其他方法了吗?
在产品研发的初始阶段,设计者就应该进行CAE仿真,评估产品的传力路径和受力状态,提出产品概念设计方案,使产品满足应力、重量或刚度的要求。
诚然,拓扑优化可以根据设计空间、设计目标、设计约束等信息求解出结构传力路径和最有效的材料分布,为结构设计师提供最优的设计思路。拓扑优化只能提供结构的概念设计方案,当涉及到具体的结构细节设计时,就需要一些其他优化方法了。本期优化讲坛,我们就来归纳一下除拓扑优化之外,常见的几种其他设计方法。钣金结构经常采用压延筋以提高结构的刚度和强度。形貌优化可以实现钣金件压延筋的优化设计。通过指定最大压延筋尺寸、给出强度或者刚度目标、设置约束条件,就可以优化出满足要求的压延筋布局,从而大大提高结构强度、刚度、屈曲、自然频率和频响等性能,特别适合于优化振动和噪声等问题。
形状优化是指对已有零件的形状进行修改,从而实现结构优化。例如,通过改变零件关键部位的外形可以降低局部应力。形状优化可以基于静力、模态、频响、疲劳分析等进行优化设计。
尺寸优化是指优化零件的参数,例如材料特性、截面尺寸和厚度等。首先建立尺寸变量;然后跟模型属性相关联,实现对模型的参数化;最后通过优化计算得到最优化的参数值。针对板壳结构,优化板壳在不同位置的厚度,实现更好的抗剪切性能。这样的板壳结构在飞机机翼等结构上减重效果明显。
在拓扑优化的基础上,对一定区域进行点阵填充,进一步提高结构的刚度和强度。针对3D打印工艺,在无法去除支撑的区域进行点阵优化。点阵结构既是零件的一部分,又起到支撑结构的作用。
声明:来源于增材制造创新设计