ANSYS拓扑优化什么是拓扑优化？拓扑优化是指形状优化，有时也称为外型优化。拓扑优化的目标是寻找承受单载荷或多载荷的物体的最佳材料分配方案。这种方案在拓扑优化中表现为“最大刚度”设计。与传统的优化设计不同的是，拓扑优化不需要给出参数和优化变量的定义。目标函数、状态变量和设计变量（参见“优化设计”一章）都是预定义好的。用户只需要给出结构的参数（材料特性、模型、载荷等）和要省去的材料百分比。拓扑优化的目标——目标函数——是在满足结构的约束（V）情况下减少结构的变形能。减小结构的变形能相当于提高结构的刚度。这个技术通过使用设计变量（i）给每个有限元的单元赋予内部伪密度来实现。这些伪密度用PLNSOL，TOPO命令来绘出。例如，给定V=60表示在给定载荷并满足最大刚度准则要求的情况下省去60%的材料。图2-1表示满足约束和载荷要求的拓扑优化结果。图2-1a表示载荷和边界条件，图2-2b表示以密度云图形式绘制的拓扑结果。图2-1体积减少60%的拓扑优化示例如何做拓扑优化拓扑优化包括如下主要步骤：定义拓扑优化问题。选择单元类型。指定要优化和不优化的区域。定义和控制载荷工况。定义和控制优化过程。查看结果。拓扑优化的细节在下面给出。关于批处理方式和图形菜单方式不同的做法也同样提及。定义拓扑优化问题疲定义拓扑柿优化问题商同定义其开他线性，淡弹性结构独问题做法迹一样。用娱户需要定棉义材料特殿性（杨氏绒模量和泊旷松比），缝选择合适冬的单元类狗型生成有夜限元模型须，施加载是荷和边界橡条件做单需载荷步或茎多载荷步州分析。参运见庸“愁ANSY纱SAn教alys伟isP翠roce铁dure敬sGu摧ides愤”突第一、二茶章。出选择单元峡类型漆拓扑优化孤功能可以晴使用二维论平面单元仙，三维块丹单元和壳珠单元。要枝使用这个竭功能，模讽型中只能杰有下列单找元类型：破二维实体恋单元肾：择SOLI桨D皱2胃和舰SOLI合D82嚷三维实体槐单元骆：负SOLI症D9妥2腊和愚SOLI虏D95短壳单元缎：祖SHEL惕L93要二维单元驴用于平面存应力问题率。勤指定要优测化和不优认化的区域置只有单元仅类型号寻为芹1钩的单元才狗能做拓扑桶优化。可袍以使用这刮种限制控面制模型优蓄化和不优疯化的部分缘。例如，沙如果要保再留接近圆半孔部分或服支架部分肝的材料，毁将这部分非单元类型商号指定固为辽2知或更大即舌可：…签ET,1忠,SOL丘ID92负ET,2拖,SOL矿ID92…街TYPE免,1冒VSEL牢,S,N沃UM,,沟1,,2洪砍骑！用这些鞠单元划分玻的实体将联被优化但VMES倡H,AL韵L怀TYPE籍,2蚂VSEL去,S,N旨UM,,僚3刮贞咐晴！用这些熊单元划分冤的实体将蜂保持原状于VMES燥H,AL烘L…夸用户可以谨使常用暗ANSY号S平的选择和殃修改命令墓控制单元膜划分和类扔型号定义管。阵定义和控汉制载荷工注况迫可以在单陷个载荷工巾况和多个节载荷工况们下做拓扑候优化。单刷载荷工况即是最简便寄的。名要在几个危独立的载见荷工况中横得到优化悄结果时，毛必须用到熟写载荷工寸况和求解弄功能。在蜘定义完每辉个载荷工绪况后，要膛用河LSWR贩IT沙E诊命令将数键据写入文擦件，然后萍用税LSSO勉LV泪E验命令求解截载荷工况彼的集合。萌例如，下帐面的输入警演示如何需将三个载怠荷工况联幕合做一个羞拓扑优化暖分析。…辽D,10帐,ALL愿,0,,勺20,1玉捉被！定义第确一个载荷撑工况的约既束和载荷茄NSEL垄,S,L曾OC,Y焦,0SF,就ALLS宰EL杯LSWR更ITE,凉1稼停枕跃下！写第一想个载荷工舟况仓DDEL漂,垃SFDE扬L,笼NSEL辽,S,L穷OC,X依,0,1大D,AL策L,AL定L,0桨NSEL秀,ALL踢F,21慢2,FX互LSWR激ITE,觉2痛卧抢愧！写第二浅个载荷工幼况…驶LSWR同ITE,藏3童些扁糟！写第三引个载荷工兔况…扬FINI医SH鼻/SOL最UTIO稼N墙TOPD禽EF,1缎0,3榨胶偷叛！定义优庸化的参数巧LSSO剂LVE,盆1,3,新1届执责！在拓扑抗优化前做惨所有三个示载荷工况芳求解…担定义和控瘦制优化过瓜程阵拓扑优化俯过程包括萍两部分：半定义优化界参数和进抵行拓扑优蹲化。用户答可以用两剂种方式运鲁行拓扑优摊化：控制童并执行每哥一次迭代岭，或自动蚕进行多次陆迭代。灭ANSY杏S搂有三个命迫令定义和缸执行拓扑荣优化辞：遮TOPD搅E驳F条，猎TOPE乡X惰E慈和弹TOPI串TE道R叫。膛TOPD王E其F余命令定义年要省去材抖料的量，宜要处理载攀荷工况的虚数目，收意敛的公差脱。猎TOPE浓X斜E楚命令执行贸一次优化协迭代赏。稳TOPI善TE品R远命令执行有多次优化息迭代。百定义优化熟参数证首先要定膀义优化参皆数。用户省要定义要接省去材料咳的百分比倦，要处理鸟载荷工况四的数目，祥收敛的公沃差。籍命令享：助TOPD奶EF属GU管I举：集Main箭Men霉u>So诞luti身on>-警Solv裕e-To陪polo极gica水lop预t孔注唐—循—虽本步所定径义的内容销并不存但入茄ANSY具S系数据库中涌，因此在份下一个拓伙扑优化中跌要重新使港用忆TOPD钉E少F彼命令。盛执行单次牲迭代搏定义好优日化参数以竞后，可以早执行一次奏迭代。迭骂代后用户冰可以查看贞收敛情况显并绘出或升列出当前柏的拓扑优痕化结果。胖可以继续抽做迭代直踪到满足要征求为止。饼如果是渴在致GU泥I心方式下执长行，数在禾T般opol婶ogic熊alO赌ptim达izat百ion困对话框元（划ITE巩R闹域）中选霸择一次迭竟代。蔑命令斯：萍TOPE裹XE灯GU烫I厘：克Main绿Men挎u>So哪luti敏on>-饿Solv捐e-To波polo盼gica姿lop历t远下面的例珠子说明了浅如何在拓秘扑优化中甲每次执行仇一次迭代昂：…途/SOL瓣UTIO害N峡TOPD蒜EF,2骨5,1酿循做场！移汗去献25挣%骂体积并处抱理一个载研荷工况董SOLV刃E撑质止娇粗饥！执行第端一次应力缝分析刮TOPE晚XE运泛规裁蹦！执行第判一次拓扑墨优化迭代强FINI叛SH站/POS狠T1症钉臭免网员！进入后聪处理器鲁PLNS附OL,T球OP0危盈信戚！画出优旋化结果短*GET性,TIP雾SRAT价,TOP帝O,,C祖ONV拴理值！读取拓航扑收敛状涂态墨*STA疲TUS,英TOPS母TAT扰造线！列表战/SOL撞UTIO培N鸭SOLV奏E椒伯仁依贯粘！执行第敬二次应力膏分析胶TOPE常XE须行叠添文贫！执行第激二次拓扑症优化迭代宿FINI司SH阔/POS窜T1…凭TOPE伐X劫E挥的主要优肌点是用户等可以设计驼自己的迭欣代宏进行伶自动优化剑循环和绘扒图。在下呆一节，可跟以看隔到停TOPI国TE畅R翻命令是一找个歌ANSY合S晋的宏，用送来执行多巨次优化迭叮代。眨自动执行弦多次迭代室在定义好嚼优化参数仁以后，用凡户可以自隐动执行多指次迭代。淹在迭代完巡成以后，钓可以查看铸收敛情况饿并绘出或涌列出当前区拓扑形状坦。如果需凑要的话，秆可以继续阳执行求解型和迭代颗。巨TOPI粮TE苗R尤命令实际舱是一畜个朋ANSY亮S笔的宏，可理以拷贝和蚀定制（见态APDL贤Pro嘉gram漂me次r典’抹sGu懒ide故）。假命令腹：熟TOPI缠TER棚GU已I费：变Main蚁Men痛u>So阵luti释on>-前Solv孤e-To榴polo绵gica恶lop鞭t哄下面的例吃子说明了宣如何使偷用针TOPI璃TE蓄R途宏执行多撞次迭代：瞧…雄屯格饿翁！定义并厉写第一个鉴载荷工况巨LSWR末ITE钻…稍臣哭炒懂硬！定义并纪写第二个笛载荷工况脸LSWR恢ITE决…朵圈蠢描委仔！定义并报写第三个添载荷工廉况非必LSWR谣ITE…烫TOPD延EF,8莫0,3,尿.001疤取选！牛80向%医体积减少痰，遇3谢个载荷工腾况刘…亲淘缺遮缠0巩.001劲为收敛公查差虎/DSC穗ALE,讯,OFF宵香泊！关闭形签状改变赵/CON捐TOUR丽,,3链绑旧！每次显理示呢3染个轮廓数墓值男TOPI住TER,栗20,1菌志甜！最豪大瓶2挺0侦次迭代。丰每次迭代束求解并绘信出扇…季岩求结果漂每次迭代羡执行一惨次痰LSSO痰LV距E抹命令，一共次泛TOPE致X绸E识命令和一简次撑PLNS绘O绵L赵，黑TOP信O狮显示命令必。当收敛矩公差达到枝（舅用泉TOPD满E恭F虽定义）或抢最大迭代斑次数（宴用邀TOPI待TE貌R律定义）达淹到时优化罚迭代过程摧终止。馅查看结果埋。等拓扑优化议结束后析，绿ANSY白S查结果文件敬（洋Jobn险ame.叙RST匠）将存储铁优化结果丈供通用后睛处理器使仿用。用户仔可以使用胃后面提到未的后处理址命令。要麦得到更详仍细的信息勇，请查阅闯ANSY得SCo临mman蒙dsR雾efer肆ence共或弹ANSY僚SBa虚sic字Anal抱ysis而Pro茶cedu限res验Guid铲e仍第五章。枝要列出结妈点解烤和阔/阁或绘出伪炮密度，使所用料PRNS尤O弦L切和惰PLNS耐O三L剃命令调的予TOP写O给变量。庙要列出单年元解主和骂/渐或绘出伪平密度，使肢用悬PLES博O泼L厉和唇PRES纤O录L顽命令真的押TOP你O沉变量。它可以使羊用薄ANSY少S副表格功能白查看结果趟：脆ETAB利LE,E口DENS危,TOP墓O干PLET骆AB,E括DENS盯PRET费AB,E奥DENS降ESEL饰,S,E泻TAB,幸EDEN足S,0.科9,1.美0偿EPLO伴T芳要查看最础近（最后助一次迭代我）的收敛吼情况和结能构变形能居，使仓用席*GE捏T部命令：连*GET寻,TOP我CV,T肤OP0,劣,CON拦V森牌桐！如比果绞TOPC咸V=净1顷（收敛）洋*GET沃,ECO厘MP,T砍P0,,略COMP钻妙捷！倡ECOM屿P悔=挽变形能湖*STA蝴T忍二维多载许荷优化设醉计示例瓦在本例中耳，对承受痰两个载荷顶工况的梁苍进行拓扑随优化。问题描述爱图游2-存2羡表示一个缴承载的弹般性梁。梁竿两端固定饮，承受两籍个载荷工辣况。梁的疲一个面是倍用一号单沙元划分的给，用于拓衰扑优化，兰另一个面卫是用二号疏单元划分锋的，不作赵优化。最规后的形状兵是单换元漆1旅的体积减捡少然50评%掀。搞拉耍图般2-2荐垄承受两个睛载荷工况不的梁辱本问题是职用下列阁的堵ANSY捡S吸命令流求颜解的。两帆个载荷工成况定义并浪用类LSWR尺IT唇E估命令写入白文件。使伞用叼ANSY组S伪选择功能介，单酱元嚷SOLI映D8郑2妖通过类型辉号今1雷和烫2贺分别指定眼优化和不纲优化的部脊分狐。府TOPD歪E起F忧命令定义胳问题有两盖个载荷工赌况并要筛求础50好%跑体积减少泊。冈TOPE论X告E辅命令在本谱例中没有孙使用，代剧之以付用歉TOPI霞TE回R丛宏命令指慰定最大迭纪代次数像为插1躺2猪次。换/TIT隐LE,A弊2-d殊,mul欲tipl郊e-lo闪ade吴xamp曲leo肺fto爪polo肤gica牲lop岩timi茶zati扁on级/PRE防P7滚BLC4盆,0,0衫,3,1氏椒！生成实莲体模型蜓（夹3X和1育矩形）喘ET,1逐,82转油惑！二维实遣体单元般，折1慈号为优化暴ET,2转,82奶野共！袭2漏号不优化圾MP,E昨X,1,依118E捉9进严冠！线性各疑项同性材朴料睡MP渐,NUX茧Y,1,拣0.3木ESIZ吵E,0.哪05洲颜赵！较细的耽网格密度疫TYPE胃,1条AMES很H,AL何L握似捉！自由矩污形网格划滴分菠NSEL床,S,L盟OC,X丝,0,0浮.4徐荒！选择不支优化的部朗分ESLN富TYPE垃,2毫EMOD顺I,AL壳L停唤影！定皆义密2岁号单元坊ALLS翅EL铃NSEL虾,S,L拆OC,X榆,0孤D,AL浴L,AL编L,0劈母跌！币在浪X=昂0鞭处固定拘NSEL蜘,S,L男OC,X牢,3懂D,AL克L,AL削L,0堪招米！蜘在暂X=估3斥处固定华FORC赵E=10掀00援续陡！载荷数挑值芒NSEL凶,S,L曲OC,X臣,1类NSEL涛,R,L臭OC,Y将,1负F,AL灵L,FY哄,FOR纹CE剃筑塞！定义第交一个载荷盘工况苗ALLS效EL控LSWR芝ITE,姿1裕则死！写第一慢个载荷工组况邮FDEL监,ALL扰NSEL后,S,L阴OC,X国,2跟NSEL立,R,L份OC,Y位,0涌F,AL献L,FY吊,-FO歪RCE剂迈高！定义第热二个载荷阵工况烫ALLS袭EL蹦LSWR护ITE,及2虎厌索！写第二别个载荷工薯况纤FDEL攀,ALL旋TOPD糖EF,5制0,2库六！定义拓旗扑优化有肥两个载荷贿工况通/SHO突W,to宋po,g梳rph玉篮肃！将图形侍输出到文岁件（在交希互方式下晌删想糖丈除本命令途/DSC友ALE,姑,OFF正/CON堤TOUR颤,,2叹TOPI袭TER,宇12,1辱陶！执行不礼多企于片1妈2策次迭代甩FINI幼SH求解结果芽图育2-赚3蔽表示上例监的计算结判果。这些降结果存入殿top.稻grph淋文件便于志后续的显糟示处理。规如果是交理互地运偷行浪ANSY世S牺程序，尊将晓/SHO盆W终命令删除户以观看每圾次迭代的行结果。帝颤锁图摊2-3惰荷弦拓扑优化