基于ANSYS平台的结构拓扑优化实现途径.pdf

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1、李迎等：基于ANSYS平台的结构拓扑优化实现途径53DOI：10．13905／j．cnki．dwjz．2016．04．020基于ANSYS平台的结构拓扑优化实现途径李迎，邢心魁，宋若翔，张坚(1．桂林理工大学土木与建筑工程学院．广西桂林5410042．桂林电子科技大学信息科技学院。广西桂林541004)【摘要】基于ANSYS有限元分析软件平台，探索连续体结构拓扑优化的方法及其软件实现途径。通过ANSYS自带的拓扑优化模块、结合ANSYS的单元“生死”模块，应用APDL语言进行二次开发，以及利用高级程序语言MATLAB开发优化程序并通过ANSYS里的数据接口完成

2、数据交换，发展了三种连续体结构拓扑优化方法的实现途径，并分别应用工程算例进行了验证，优化结果与工程实际要求较吻合，同时也在数值上证明了各种实现途径的可行性和有效性。【关键词】ANSYS；拓扑优化；APDL；MATLAB【中图分类号】TU311．41【文献标识码】B【文章编号】1001—6864(2016)04"0053—03THEREALIZATIoNAPPRoACHESoFTHEToPoLoGYoPTDIZATIoNBASEDoNTHEANSYSLIYing，XINGXin—kui，SONGRuo—xiang，ZHANGJian(1．CollegeofCiv

3、ilEngi．andArchitectureGuilinUniv．ofTechnology，GuangxiGuilin541004，China；2．InstituteofInformationTechnology，GuilinUniv．ofElectronicTechnology，GuangxiGuilin541004，China)Abstract：BasedontheANSYS，thispapertriestoexplorethemethodsofthetopologyoptimizationtothecontinuumstructureandtheways

4、ofapplication．ThreemethodsofstructuraltopologyoptimizationhavebeendevelopedbythetopologyoptimizationmoduleofANSYS，theelementbirthanddeathmod—ule，thesecondarydevelopmentontheAPDLlanguage，andthedataexchangeusingtheMATLABwiththedatainterfaceintheANSYS．Also，ithasbeenverifiedbyengineerin

5、ginstancesrespectivelyandtheoptimizeresultsareidenticalwiththepracticalprojects．Besides，ittestifiesmathematicallythefeasibili-tyandefectiveness．Keywords：ANSYS；topologyoptimization；APDL；MATLAB0引言性和有效性。基于ANSYS平台的拓扑优化设计实现途径可分为三种1ANSYS自带优化模块法方式：一是，利用ANSYS提供的优化模块进行工程优化设1．1软件实现的途径计¨-2；二是，

6、利用ANSYS提供的内置宏语言APDL进行ANSYS的优化模块可以实现两种类型的优化设计，其二次开发，该方法适用于一些涉及反复运用有限元分析计中一类用于处理结构连续体拓扑优化，它不需要给出优化算的优化方法，如拓扑优化中的渐进结构优化法，以AN·参数的显示表达，在ANSYS中的TopologicalOpt中进行。SYS为平台做基于渐进结构优化法的结构拓扑优化有很多ANSYS自带优化模块法的优化过程分为结构分析和结构优人进行了实际应用¨。；三是，利用ANSYS提供的接13，化两部分，利用有限元分析的商业软件ANSYS完成结构分用其他高级程序语言二次开发优化程序。析

7、，再利用ANSYS处理连续体拓扑优化的功能，在Topologi—文中在总结前人成果的基础上，运用基于ANSYS平台calOpt中完成结构优化。该方法的优点是：优化思路清晰，的结构拓扑优化方法三种实现途径：ANSYS自带的结构优操作简便，有效节约了分析时间。化设计模块法、结合ANSYS的单元“生死”模块，应用APDL1．2算例分析，在隧道衬砌找型中的应用D_语言进行二次开发法，以及基于MATLAB和ANSYS数据接取5mX10m的矩形衬砌断面为隧道衬砌初始设计体口的二次开发法，对三种实现途径在结构拓扑优化设计中型，由于结构的对称性，只需分析其中1／2即可。设计区

8、域的应用进行了初步探索，从而证明了各种