了解了HyperMesh软件简介和学习了软件中车架管径优化的相关知识,相信大家对HyperMesh这个软件有了一定的认识,那今天,让我们来学习另外一个知识——HyperMesh的车架拓扑优化。
大家第一次听到拓扑优化,肯定会提出几个问题:什么是拓扑优化?拓扑优化可以干什么?怎么实现拓扑优化?
拓扑优化,实际上就是均匀分布材料的空间域在一定的负载和约束条件下,通过数学方法计算得到材料的最佳分布方案。
现在就让我们看看怎么用HyperMesh实现车架拓扑优化吧!
首先,我们打开hypermesh,选择optistruct求解器。

导入模型之后,我们要做的事情就是模型的处理。将自由边转换成共享边,使用下面的工具。

进入面板后会发现有些边是红色,有些是绿色。红色的表示自由边,绿色的表示共享边,我们要做的将模型面与面相交的边变成共享边,否则对之后网格划分的连接性会有影响。

处理完之后就如下图那样了(还有一些自由边,但是那不影响网格划分)

接下来就要划分网格:

在此设置的网格尺寸是8

接下来定义刚性单元:(把悬架看做是刚体)


其中要注意主从点的选择,如上图,1箭头指的是主点,2指的从点,从点能有多个,主点只能是一个。在选择上端点为主点。
进行拓扑优化的过程大致有:定义材料属性,施加载荷以及边界条件,定义工况,响应以及目标函数。
1.定义材料:(注意坐标轴附近的红色箭头)

参数的设置如下图(仅供参考)

2.定义属性:

这里设置壳单元厚度为20

3.定义两个载荷集:(注意红色箭头)

命名看自己喜好,在此定义了force和spc两个载荷集。
4.施加力和约束:

此时要特别注意右下角的箭头,这里显示spc,说明你施加的载荷会存储在spc这个集里,当施加力时,就要更改这里,改为force载荷集。

在此约束了后悬的六个自由度,在前悬施加了反向1000N的力
5.定义工况:


spc选择spc载荷集,load选择force载荷集
6.定义响应,边界条件,目标函数:


在此定义了质量分数(massfrac)以及加权应变能(weighted comp)两个响应

定义边界条件:(这里的设置表示质量不超过总质量的百分之30)

定义目标函数:(表示加权应变能最小,柔度最小,刚度最大)

7.定义设计变量:


8.给component赋予属性:(右击Fill,点击Assign)

完成以上步骤后就可以求解了。

以下是优化的结果:

小编
这次车身车架组关于HyperMesh车架拓扑优化的讲解到这里就已经结束了,相信大家对于HyperMesh这个软件已经更加熟悉并且掌握了关于车架拓扑优化的相关操作。我们在下期还会推出车身车架组干货汇总第三期:轻量化车身——碳纤维夹芯结构篇。
来源:华南理工大学方程式赛车队