基于ansys的渐进结构拓扑优化方法比较

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1、第35卷第2期四川建筑科学研究2009年4月SichuanBuildingScience35基于ANSYS的渐进结构拓扑优化方法比较张晋芳，赵人达(西南交通大学土木工程学院，四川成都610031)摘要：以大型有限元通用软件ANSYS作为平台进行二次开发，探索基于渐进结构优化方法的结构拓扑优化途径。通过直接删除单元和运用单元生死技术，发展了两种实现结构拓扑优化的途径，并与ANSYS自带的结构拓扑优化功能进行比较研究。结果表明，直接删除法和单元生死法均可用于工程实际，运用单元生死技术进行基于ESO的结

2、构拓扑优化有更大的灵活性和实用性。关键词：ANSYS；拓扑优化；ESO；比较中图分类号：rU17文献标识码：A文章编号：1008—1933(2009)02—035—06ComparisonofevolutionarystructuraltopologyoptimizationmethodsbasedonANSYSZHANGJinfang．ZHAORenda(SouthwestJiaotongUniversity，Chengdu610031，China)Abstract：Basedonsecondd

3、evelopmentofANSYS，authorsexploretopologyoptimizationmethodsbasedonESO．Twomethodsofstruc-turaltopologyoptimizationaredeveloped，i．e．elementdeletedmethodandelementkilledmethod．Bycomparingwithtopologyoptimiza-tionmoduleofANSYS，theresultsshowthatelementdel

4、etedmethodandelementkilledmethodcanbeapedinengineeringpractice，andstructuraltopologyoptimizationbasedonelementkilledmethodhasmoreflexibilityandadaptability．Keywords：ANSYS；topologyoptimization；ESO；comparison术以及ANSYS自带的拓扑优化模块进行对比研究，0引言旨在得出有益于工程实践的结论。拓扑优

5、化自1904年Michell在桁架理论中首次1基于ANSYS的几种渐进结构拓扑提出以后，得到了很大的发展。结构的拓扑优化是优化方法近2O年来从结构优化中发展起来的一个分支，旨在通过拓扑优化寻找结构最合理的传力路径。前人对1．1单元删除法结构拓扑优化方法进行了很多研究，取得了一些单元删除法就是从结构中直接删除无效或者低成果。1993年，XieY．M．和StevenG．P．提出了用效的单元，原模型被改变。单元删除法的优点是：模渐进结构优化方法(ESO)进行结构的拓扑优化。型中可以选取ANSYS单元库中

6、任何单元类型，适合随后，Young对此做了相应的改进J，提出双向渐进任何情况的计算。算法直观明了，并且严格按照渐结构优化方法。我国的荣见华等人又对渐进结构优进结构优化方法的算法原理进行。缺点是：删除的化方法(ESO)进行了进一步的研究和改进引。渐单元不可以恢复，不利于算法改进，对双向渐进结构进结构优化方法(ESO)原理简单，并可以借助现有优化方法和反向渐进结构优化方法不适用。商业有限元软件对结构进行优化分析。NASTRAN，1．2单元生死法ANSYS等大型有限元软件都可以作为其平台。运单元生死法就

7、是将结构中无效或者低效的单元用ANSYS做基于ESO的结构拓扑优化有很多人进杀死，被杀死单元并没有从原模型中消失，只是将其行了实际应用J。本文在总结前人成果的基础刚度乘以一个很小的缩减因子，单元的其他参数也上，对实际操作中直接删除单元和运用单元生死技被设为0。单元生死法的优点是：被杀死的单元依然存在于模型中，只是它的某些参数被赋以一个很收稿日期：2007-08—13小的值或者零值，在需要的时候可以重新激活单元，作者简介：张晋芳(1982一)，女，山西和顺人，博士研究生，研究方向为新型建筑体系设计理

8、论与实践。对于双向渐进结构优化方法和反向渐进结构优化方E—mail：buju@mars．swjtI1．edu．all法等改进算法很方便。缺点是：不是ANSYS单元库36四川建筑科学研究第35卷中所有的单元类型都支持单元生死特性，在单元类化设计，两端铰支的板结构，尺寸为2H×H(H=5型选取时受到一定的限制，并且求解需要设置非线m)，板的厚度是0．1m，如图1(b)所示。底边中点性选项，当模型比较大时，求解相对比较慢。在有些的垂直载荷为1000N，弹性模量E=100GPa，泊松情况下