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什么是拓扑优化?

通过莱斯利Langnau|2019年8月14日

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拓扑优化是指利用增材制造提供的设计自由度的软件。这是一种生成方法,因此无需添加设计工作,就可以为实验测试创建多个设计配置。此外,通过将迭代推到软件方面,实现最佳设计的物理测试的程度也减少或消除了。

最早的拓扑优化程序之一是来自Altair的solidThinking。使用Solidthinking,设计师将定义负载信息,软件将使用数学方法生成基于该数据的设计。软件指出了可以从设计中消除的非关键材料。

一般来说,拓扑优化程序使设计师能够创建一个强大的设计,轻量化,并最大限度地减少材料的使用。通常,结果是一个有机的形状,就像人们在自然中发现的东西。因为这些有机的形状,最好的制造工具是添加制造机器来建造设计。

拓扑优化工作原理:

-第一步是定义“设计空间”,代表一个部分可以占据的最大体积。在这个刹车踏板的例子中,设计空间用橙色表示。

-然后应用和分析设计人员定义的载荷,提供几个部分的设计方案。在这个例子中,刹车踏板被支持在末端,它可以枢轴。(在这个例子中,结果看起来像一个有机桁架结构。)

通用电气的一个例子是一个引擎支架,该软件通过拓扑优化减少了84%的重量。这部分继续3D打印出钛使用选择性激光烧结。据估计,较轻的支架仅通过一小部分的能效就为航空业节省了3100万美元。

-拓扑优化程序提供的结果,满足设计人员的定义标准。

拓扑优化的一个关键好处是它能够从设计中减少多余的重量。因此,航空航天和汽车工业经常在设计过程中使用该软件。

如今,许多CAD程序都包含拓扑优化模块。提供拓扑优化软件的公司包括Altair with solidThinking Inspire、Ansys、Autodesk Fusion 360、达索Systèmes、PTC和西门子等。

欧特克融合360年

例如,在西门子的产品中,工程师和设计师可以将拓扑优化与传统的CAD数据混合在一起。拓扑优化软件是生成式设计技术,通过自动化重量和材料减少,在保持结构完整性的同时,简化产品的形状。

生成设计是拓扑优化软件的一种变体。主要的区别在于,它根据材料、功能、重量和成本等输入限制“生成”几个设计选项。

生成设计是一种计算设计方法,将参数和目标综合成迭代算法来生成最优结构。

对象的优化形式是由首先定义施加在对象上的力产生的,就像拓扑优化一样。在允许软件在处理时间内迭代地达到“最优”解决方案之前,设计目标和指导方针被指定。在每次迭代中,将计算结构分析,并删除那些将经历小于阈值应力或挠度的区域。这个过程重复进行,直到一个或多个设计提交给设计者进行最终评估。


了下:3D打印•增材制造•立体光刻,法兰•支撑•安装•支架


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