一種簡化變速器殼體拓撲優化模型參數修改的方法
2023-07-16 00:31:01 1
一種簡化變速器殼體拓撲優化模型參數修改的方法
【專利摘要】本發明涉及一種簡化變速器殼體拓撲優化模型參數修改的方法，根據目標變速器結構，建立初始最大包絡模型，根據要求形成變速器殼體結構初始拓撲優化分析模型，根據優化分析模型對Nastran卡片拓撲優化文件進行編譯，將載荷計算軟體得出的載荷計算結果一次性導入到Nastran拓撲優化文件中，完成載荷參數的快速修改，利用Nastran卡片調用命令來調用變速器殼體有限元模型，在Nastran軟體中進行拓撲優化計算，得到最終的變速器殼體拓撲優化計算結果。簡化Optistruct拓撲優化仿真軟體在拓撲優化模型參數修改，並保證參數修改的正確率和修改速度。
【專利說明】一種簡化變速器殼體拓撲優化模型參數修改的方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種結構設計技術，特別涉及一種利用Nastran卡片調用功能簡化變 速器殼體拓撲優化模型參數修改的方法。
【背景技術】
[0002] 拓撲優化是一種根據優化目標、約束和載荷，以材料分布為優化對象，在均勻分布 材料的設計空間中尋找滿足結構強度及剛度前提下的結構件體積、質量最小化的最佳分布 方案，重新形成結構形狀的一種結構優化設計方法；與其他常用的尺寸、形狀、形貌優化設 計方法相比，具有設計空間最大、不局限於對現有方案的優化、可為產品提供一種全新結構 設計方案的突出特點；是產品開發初期，獲取最佳零件結構、節材減重設計的有效優化結構 方法。已在當今結構優化設計領域得到廣泛應用。在拓撲優化尋優過程中，需要對所研究 結構件的載荷與約束等進行不斷修整；通過由載荷計算軟體獲得的載荷參數、施加位置，對 模型進行對應的參數更改；在形成的新模型基礎上，再次進行拓撲優化計算，如此反覆多次 循環，直到獲得最貼合實際工作狀況、最經濟的目標結構分布結果。對於複雜結構零件，每 進行一次修改，涉及更改的載荷參數量很大。
[0003] 目前常用的Optistruct拓撲優化仿真軟體，以其優化參數設置方便，操作簡便， 計算過程顯示清晰，終止能續算等諸多優點，被廣泛應用於結構零件拓撲優化設計中。但是 運用Optistruct拓撲優化軟體修改參數時，需逐一尋找修改對應點，逐個重新輸入要修改 的參數，參數輸入過程長，易導致參數輸入錯誤，工作周期長等不足之處。
【發明內容】
[0004] 本發明是針對常用的Optistruct拓撲優化仿真軟體在使用中修改參數耗時多的 問題，提出了一種簡化變速器殼體拓撲優化模型參數修改的方法，利用Nastran卡片調用 功能，簡化Optistruct拓撲優化仿真軟體在拓撲優化模型參數修改，並保證參數修改的正 確率和修改速度。
[0005] 本發明的技術方案為：一種簡化變速器殼體拓撲優化模型參數修改的方法，具體 包括如下步驟： 1) 根據目標變速器結構，建立初始最大包絡模型，為使變速器殼體能夠達到強度、剛度 要求，選取一檔及倒檔工況為研究工況，對變速器殼體結構初始拓撲優化分析模型進行網 格劃分，並對其施加一檔及倒檔所受的載荷，經拓撲優化初步計算，形成變速器殼體結構初 始拓撲優化分析模型； 2) 優化分析類型參數的確定：以結構的柔度最小為目標函數，優化後的體積為約束條 件，以步驟1)變速器殼體結構初始拓撲優化分析模型中各單元的屬性為設計變量的數學模 型； 3) Nastran卡片拓撲優化文件編譯： A:用執行控制段語句給定優化作業分析計算法類型； B:用工況控制段語句給定優化分析類型、工況設定； C:用數據段語句編譯Nastran卡片，包卡片包括載荷的ID號、受載節點的ID號、坐標 系ID號、受載荷比例因子； 4) 將載荷計算軟體得出的載荷計算結果一次性導入到步驟3)所得的Nastran拓撲優 化文件中，完成載荷參數的快速修改； 5) 通過在Nastran拓撲優化文件中編譯"INCLUDE"卡片命令來調用變速器殼體有限元 模型； 6) 在Nastran軟體中進行拓撲優化計算，得到最終的變速器殼體拓撲優化計算結果。
[0006] 本發明的有益效果在於：本發明簡化變速器殼體拓撲優化模型參數修改的方法， 藉助於Nastran自身能夠提供上千種計算卡片命令調用的功能，使其在拓撲優化過程中具 有快速生成仿真模型，參數更換便利、修改賦值準確率高，拓撲優化過程耗時少等特點。應 用實踐表明Nastran卡片快速修改參數的拓撲優化方法，對複雜零件拓撲優化模型生成具 有良好的適應性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0007] 圖1為本發明Nastran卡片生成拓撲優化文件編譯流程圖； 圖2為本發明實施例結構圖； 圖3為本發明參數修改流程圖； 圖4為本發明實施例最終變速器殼體拓撲優化計算結果圖。
【具體實施方式】
[0008] 通過在Nastran優化文件中修改相關卡片內容，進行參數快速修改。具體過程如 下： 1.優化參數的確定： 為使變速器殼體能夠達到強度、剛度要求，選取一檔及倒檔工況為主要研究工況。
[0009] 靜態優化中，施加的載荷是靜載荷，確立以結構的柔度最小為目標函數（即剛度最 大)，優化後的體積為約束條件，設計區域中各單元的屬性為設計變量的數學模型。
[0010] 模型......，xn}T (1) 目標函數Min :C=FtU (2) 約束條件
【權利要求】
1. 一種簡化變速器殼體拓撲優化模型參數修改的方法，其特徵在於，具體包括如下步 驟： 1) 根據目標變速器結構，建立初始最大包絡模型，為使變速器殼體能夠達到強度、剛度 要求，選取一檔及倒檔工況為研究工況，對變速器殼體結構初始拓撲優化分析模型進行網 格劃分，並對其施加一檔及倒檔所受的載荷，經拓撲優化初步計算，形成變速器殼體結構初 始拓撲優化分析模型； 2) 優化分析類型參數的確定：以結構的柔度最小為目標函數，優化後的體積為約束條 件，以步驟1)變速器殼體結構初始拓撲優化分析模型中各單元的屬性為設計變量的數學模 型； 3. Nastran卡片拓撲優化文件編譯： A:用執行控制段語句給定優化作業分析計算法類型； B:用工況控制段語句給定優化分析類型、工況設定； C:用數據段語句編譯Nastran卡片，包卡片包括載荷的ID號、受載節點的ID號、坐標 系ID號、受載荷比例因子； 4) 將載荷計算軟體得出的載荷計算結果一次性導入到步驟3)所得的Nastran拓撲優 化文件中，完成載荷參數的快速修改； 5) 通過在Nastran拓撲優化文件中編譯"INCLUDE"卡片命令來調用變速器殼體有限元 模型； 6) 在Nastran軟體中進行拓撲優化計算，得到最終的變速器殼體拓撲優化計算結果。
【文檔編號】G06F17/50GK104239639SQ201410477140
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年9月18日 優先權日:2014年9月18日
【發明者】褚超美, 奚成捷, 周進, 梅超, 池會強, 宋俊, 顧放 申請人:上海理工大學