【优化设计】Ansys WorkBench 拓扑优化简例

拓扑优化技术允许用户指定材料体积上的支撑点和载荷点位置，并让软件找出最佳形状。用户可方便地执行结构的轻量化，提取CAD形状，并快速验证最优设计。除非经过拓扑优化，否则装配体中的每个部件都会有多余的重量。额外的重量意味着要使用多余的材料，运动部件上要承受更高的载荷，而且能源效率会降低、部件的运输成本也会增加。

建立分析模块。

新建Static Structural再将Topology Optimization拖入A6。在19.0中拓扑优化可以优化静力分析和模态分析。

调整模型。

右键A3进入DM，右键Import > Generate，生成模型，模型如下图示，一个简易桥梁。

点击Create > New Plane > Type：From Face > Base Face：选择桥面 > Apply。右键Plane4 > Generate。

生成一个新的面Plane4。

点击Slice > Base Plane：选择Plane4 > Apply > 右键Slice > Generate。将桥面与两侧凸起分开。再选中拆分的三个模型，右键 > Form New Part。

将桥面与两侧凸起拆分是为了在拓扑优化时可选中完整桥面，不会在两侧位置进行优化；整合在一起是方便分析时不再设置接触条件

划分网格后设置边界条件

点击A5 > Loads > Pressure > 选中桥面 > Apply > Magnitude：1MPa。

点击A5 > Supports > Fixed Support > 使用点过滤器选中桥梁四个点 > Apply。

在拓扑优化中先使用默认设置，求解。优化掉约50%的材料，但是效果并不好，桥梁的两侧凸起不对称并且桥面底部被优化。

设置拓扑优化

点击B5下Optimization Region（优化区域）> Exclusion Region > 选中整个桥面模型 > Apply。

点击Response Constraint（响应约束）> Percent to Retain（保留比例）：30%

只保留30%的材料。

点击Manufacturing Constraint > Symmetry两次。第一个默认以X轴对称，第二个修改为以Y周对称。

求解后结果。经过设置后的结果更接近可制造的形态。