【ANSYS】什么是Ansys 结构拓扑优化？-2022


软件名称Ansys软件版本2022R1+
软件模块结构拓扑优化错误代码无错误代码
工程师 编写日期2022
操作系统名称及版本Windows 10+其他说明无
问题描述请问什么是Ansys 结构拓扑优化？
解决方案结构拓扑优化的基本思想是给定的设计区域内寻求最优材料分布的问题。常规的拓扑优化是集合了尺寸优化和形状优化，优化的目标是寻找承受单载荷或多载荷的物体的最佳材料分配方案。这种方案在拓扑优化中表现为最大刚度设计。与传统的优化设计不同的是，拓扑优化不需要给出参数和优化变量的定义。目标函数、状态变量和设计变量都是预定义好的。用户只需要给出结构的参数（材料特性、模型、载荷等）和要省去的材料百分比。 通过拓扑优化分析，设计人员可以全面了解产品的结构和功能特征，可以有针对性地对总体结构和具体结构进行设计。特别在产品设计初期，仅凭经验和想象进行零部件的设计是不够的。只有在适当的约束条件下，充分利用拓扑优化技术进行分析，并结合丰富的设计经验，才能设计出满足最佳技术条件和工艺条件的产品。拓扑优化技术可以为设计人员提供全新的设计和最优的材料分布方案。最优的设计往往比概念设计的方案结构更轻，而性能更佳。经过设计人员修改过的设计方案可以再经过形状和尺寸优化得到更好的方案。
然而拓扑优化结果几何构型复杂，采用传统制造工艺制备非常困难，因此拓扑优化方法与实际工程结构设计之间仍存在较大的鸿沟。设计人员往往要基于制造技术及经验对优化结果进行二次设计，来满足可制造性，降低制造成本。这种做法往往会损坏结构的最优性，得到的结构性能甚至达不到已有构型。另一方面，受制于传统设计理念及制造工艺，结构往往仅进行宏观拓扑设计，并未充分利用结构在多尺度上的变化或者空间梯度变化所带来的广阔设计空间，使得产品性能提升非常有限。增材制造技术的出现，使得几何形式高度复杂，且使从微观宏观多个几何尺度结构的制备成为可能。它颠覆了传统制造技术的局限，解决了产品研发存在的“制造决定设计”问题。
ANSYS于2017年宣布成功收购高级增材制造仿真技术领导者3DSIM，并和卡耐基梅陇大学，美国制造American make, General electric，SLM Solution, Renishaw等集团公司开展了大量基于增材制造的设计和工艺优化仿真工作，积累了丰富的经验。最新产品ANSYS Additive Suite 2019R1的推出，提供了从结构设计，优化到打印工艺模拟的完整解决方案。