第七章 ANSYS高级分析

拓扑优化包括如下6个步骤。

（1）定义拓扑优化问题
定义拓扑优化问题同定义其他线性、弹性结构问题的做法一样。用户需要定义材料特性（弹性模量和泊松比），选择合适的单元类型生成有限元模型，施加载荷和边界条件，做单载荷步或多载荷步分析。

（2）选择单元类型
拓扑优化功能可以使用二维平面单元、三维块单元和壳单元。要使用这个功能，模型中只能有下列单元类型：

• 二维实体单元：SOLID2和SOLID82。
• 三维实体单元：SOLID92和SOLID95。
• 壳单元：SHELLl93。

（3）指定要优化和不优化的区域
拓扑优化时，模型中优化区域与非优化区域是通过单元类型号来定义的，只有单元类型号为1的单元才能做拓扑优化。

（4）定义和控制载荷工况
可以在单个载荷工况中得到优化结果时，必须用到写载荷工况和求解功能。在定义完每个载荷工况后，要用LSWRITE命令将数据写入文件，然后用LSSOLVE命令求解载荷工况的集合。

（5）定义和控制优化过程
拓扑优化过程包括两部分：定义优化参数和进行拓扑优化。优化参数包括要省去材料的量、要处理载荷工况的数目、收敛的允差和优化方法。用户可以用控制并执行每一次迭代或自动进行多次迭代两种方式运行拓扑优化。

1）定义优化参数。具体方法如下：

• 定义优化目标：选择菜单Main Menu：Topological Opt→Advanced Opt→Topo Objective命令。
• 定义优化百分比：选择菜单Main Menu：Topological Opt→Advanced Opt→Topo Constranit→By Percentage命令。
• 定义载荷工况的数目：选择菜单Main Menu：Topological Opt→Advanced Opt→Topo Constranit→By Value命令。

2）执行单次迭代。定义好优化参数以后，可以执行一次迭代。迭代完成之后，用户可以查看收敛情况并绘出或列出当前的拓扑优化结果。可以继续做迭代直到满足要求为止。如果是在图形交互方式下执行，在Run Topological Optimization对话框（NITER域）中选择一次迭代。方法为选择菜单Main Menu：Topological Opt→Run命令。
3）自动执行多次迭代。在定义好优化参数以后，用户也可以执行多次迭代。在迭代完成之后，可以查看收敛情况并绘出或列出当前拓扑形状。如果需要，可以继续执行求解和迭代。方法为选择菜单Main Menu：Topological Opt→Run命令。

（6）查看结果
拓扑优化结束后，ANSYS将优化结果文件存储在结果文件（Jobname.RST）中供通用后处理器使用。用户可以使用下列后处理命令查看结果：

• 列表显示迭代过程：选择菜单Main Menu: Topological Opt→Print History命令。
• 图形显示拓扑迭代过程：选择菜单Main Menu: Topological Opt→Graph History命令。
• 图形显示伪密度：选择菜单Main Menu: Topological Opt→Plot Densities命令。