目标和约束

目标和约束 PropertyManager 中,您可指定推动优化算法的数学公式的优化目标和约束。

要访问目标和约束 PropertyManager:

  • 在拓扑算例树中,右键单击目标和约束,然后选择三个优化目标之一: 最佳强度重量比最小化质量最小化最大位移

选择目标

  最佳强度重量比(默认) 优化算法会根据给定质量生成具有最大刚度的零部件的形状,将从初始最大设计空间中移除该质量。

当您选择最佳强度重量比时,该算法旨在最小化模型的全局合规性,其为整体柔性(刚度的倒数)的量度。 通过所有元素应变能的总和定义合规性。

  最小化最大位移 优化算法会生成能够最小化单一节点上的最大位移的形状(从静态算例中算得)。 给定了要从零部件中移除的材料百分比,优化会生成最坚固的设计,重量轻于最初设计,并将最小化观察到的最大位移。
  用位移约束最小化质量

优化算法将生成一个形状,其重量轻于最大尺寸模型,并且不会违背位移约束的给定目标。 该算法旨在降低零部件的质量,同时将位移限制在特定限制下(单一节点处零部件或用户定义的观察到的最大值)。

约束

约束通过在可以减少的质量上强制实施限制来限制设计空间解决方案以及优化模型的性能目标。 用户界面将根据您选择的优化目标过滤您可以应用的约束类型。 您可以指定质量、位移、频率或应力约束。
  质量约束 指定零件在优化期间将减少的目标质量。 选择以下项之一:

质量减少量(百分比)

键入目标质量减少百分比。

质量减少量(绝对值)

键入要从零件的最大设计空间中移除的质量的精确值。

优化算法将尝试通过迭代流程为最终形状实现质量减少目标。
  位移约束 为选定的位移零部件指定上限。 在零部件中,选择所需的位移变量。 选择以下项之一:

指定值

为选定位移变量键入目标值,然后在单位中指定所需单位。

指定因子

键入一个因子,用它乘以静态算例中算得的最大位移。

为位移约束的参考顶点位置选择以下选项之一:

自动(最大单点)

程序默认选择模型中观察到的最大位移的顶点。

用户定义

在图形区域中为位移约束选择参考顶点。

  频率约束

模式形状

添加模式形状数以在优化过程中强制实施频率约束。

运行拓扑算例之前,使用原始模型(最大设计空间)运行频率算例以评估允许的自然频率范围。

比较器

选择以下三个选项之一: 小于输入频率上限,大于输入频率下限,或介于为选定模式形状输入允许的频率范围(例如 10-20)。

值 (Hz)

为每个模式形状输入以 Hz 为单位的频率值。

模式跟踪

选中此选项时,优化解算器将跟踪在整个优化迭代过程中实施频率约束时从原始几何图形派生的选定模式形状的顺序。 清除模式跟踪时,解算器将跟踪为每个优化迭代所派生的当前模式形状顺序。 例如,可以在第一个模式形状上实现 50% 质量缩减和频率约束的优化目标,原始几何图形的第一个模式形状将成为优化几何图形的第二个或第三个模式形状。

例如,您可以在板的不同弯曲模式形状上添加频率约束(原始板几何图形的第一个模式)。 由于在迭代过程中模型形状会发生更改,此不同弯曲模式可能会在频率列表中被下移。 通过选择模式跟踪,解算器将跟踪频率列表中不同位置处的同一模式,并在同一模式形状上实施约束。 清除模式跟踪时,另一模式形状可能会替换迭代过程中的第一个原始弯曲模式。 然后,解算器会在替换旧模式的此新模式上应用频率约束。
  应力/安全系数约束

应力约束

选择指定值以为优化几何图形输入最大允许 von Mises 应力。 选择指定百分比以输入最大允许 von Mises 应力作为材料屈服强度的百分比。

安全系数约束

为优化几何图形输入最小安全系数值。 默认失败准则是最大 von Mises 应力。

仅限具有指定频率约束的拓扑算例:

  • 计算共振频率时,将不考虑应用的载荷或规定的位移(包括远程载荷、平移和旋转)。
  • 要应用远程质量,在远程载荷/质量 PropertyManager 中,选择连接类型 > 刚性。解算器将忽略您使用选项连接类型 > 分布式应用的任何远程质量。