Ansys Workbench中拓扑优化后结构力学特性之可视化 | 结构优化新功能

拓扑优化（topology optimization）是一种根据给定的负载情况、约束条件和性能指标，在给定的区域内对材料分布进行优化的数学方法，将区域离散成足够多的子区域，借助FEM分析技术按照指定的优化策略、约束准则、目标等从这些区域中删除一定数量单元，用保留下来的单元描述结构的最优拓扑，发挥系统材料最大利用率。拓扑优化后，通常需要对其产生的结果模型进行设计验证，完全复 制拓扑优化前的边界条件进行仿真计算。

以往版本需要在WorkBench中添加后续分析模块去验证优化后的模型。拓扑优化后的仿真计算设计验证过程如下图所示。先在拓扑结果中生成光顺平滑的 STL 模型后，再在 Workbench 中通过“Transfer to Design Validation System”将优化结果传递至验证系统，系统自动生成位于拓扑优化系统上游的相同类型的Mechanical系统，并继承之前的全部计算载荷和约束。创建该验证工作流程，分为四步，在创建的验证系统中去划分网格运行计算及查看设计结果。

前面版本虽然可以比较方便地把优化后的模型导入到新的静力学结构仿真中，进行优化模型的验证，但2022R1版本新增拥有了更便捷的功能，可以直接在结构优化系统中查看优化后的力学特性，即允许用户直观可视化最终设计的结果（变形、应力、特征值模态等），更方便快速检查和验证力学行为。

图一 边界与载荷           图二  网格划分         图三 等效应力云

拓扑优化以柔度最小化为目标，保留25%的质量，四个沉孔处圆柱体及两耳板不做拓扑优化，如图四所示。

图五 输出控制

运行求解结构优化模型，完成后，可在Topology Density中查看优化后密度分布模型，如图六所示。

右击Solution > Insert > Stress > Equivalent (Von-Mises)，快速输出设计验证值，查看拓扑优化后结构力学特征。

通过以上同一模型在新旧版本中的操作对比，2022R1版本在操作步骤上更简洁，在计算时间上更经济，在结果查看上更直观，小伙伴们不妨一试。