拓撲研究

使用拓撲研究來探查零組件的設計迭代,以滿足給定的最佳化目標和幾何限制。

在 SOLIDWORKS Simulation Professional 和 SOLIDWORKS Simulation Premium 中提供。

拓撲研究會執行零件的非參數性拓撲最佳化。 從最大的設計空間 (這代表零組件的最大容許大小) 開始並考慮到所有外加負載、固定物及製造限制,拓撲最佳化透過重新分配材料以在最大容許幾何的範圍內尋求新的材料配置。 經過最佳化的零組件可滿足所有必要的機械和製造需求。

例如,您可以自訂汽車引擎蓋開啟機構零件 (如下圖中的藍色部分所示) 的強度與重量 (感謝 Ring Brothers LLC 提供影像)。

透過拓撲研究,您可以設定設計目標,以找出零組件的最佳勁度重量比、盡量降低零組件質量,或減少零組件的最大位移。
請從最佳勁度重量比目標開始,以取得零組件的最初最佳化形狀。

除了最佳化目標外,您還要定義設計限制以確保滿足必要的機械屬性,例如最大撓曲、移除的質量百分比,以及製造過程。 對於一個成功的拓撲研究執行而言,透過迭代最佳化程序所達到的設計提案,會滿足所輸入的所有結構及製造要求。

研究 PropertyManager 中,選擇拓撲研究

若要設定拓撲研究,請定義:

最大大小模型

請選擇要執行拓撲最佳化的單一本體。 本體的初始幾何是指最大大小模型。

一個目標

最佳化目標會驅動最佳化演算法的數學公式。 在拓撲研究樹狀結構中,用右鍵按一下目標及限制。 在目標及限制 PropertyManager 中,選擇其中一個最佳化目標: 最佳勁度重量比盡量降低質量盡量降低最大位移

當您選擇最佳勁度重量比時,演算法會尋求將模型的整體屈從性最小化,此性質為總體彈性 (勁度的倒數) 的一種量度方式。 屈從性是以所有元素的應變能總和來定義。

限制

限制可限制設計空間解決方案。 其可將限制強制為: 要移除的質量百分比、應力的效能目標 (FOS)、位移或在模型中發現的特徵頻率。 您會在目標及限制 PropertyManager 中定義最佳化限制。 使用者介面會根據您選擇的目標過濾可套用的限制類型。

保存區域

這些是您模型中不進行最佳化過程且會保存在最終形狀中的區域。 依預設,會保留您套用負載及固定物的幾何圖元。 若要選擇要從最佳化排除的區域,請前往拓撲 > 選項 > 保存 (凍結) 區域設定。若要選擇要保留的額外面,請用右鍵按一下製造控制,然後選擇加入保存區域

製造控制

製造過程所強制執行的幾何限制會確保經過最佳化的零件是可製造的。 以滑鼠右鍵按一下製造控制,並定義所需的控制項,例如拔模方向厚度控制對稱控制。 在拔模方向 PropertyManager 中,您也可以套用壓印限制來跨零件厚度產生孔。 您可以利用對稱控制,對零組件的最佳化形狀強制執行一半對稱、四分對稱或八分對稱。

根據最佳化目標、製造控制、網格、負載及邊界條件的設定而定,最佳化過程會產生衍生自初始最大設計形狀的可接受設計。