本文模型主要使用如下图所示简单模型大家可以先下载模型跟着教程一步一步操作体验。形状优化与自由形状优化所谓自由形状是和形状优化比较而言的自由形状优化节点变形的形式更加自由。进行形状优化的时候需要事先创建形状变量优化算法的优化对象就是每个形状变量的系数。最终的优化结果只能是原始网格位置与各个形状的线性叠加。拿下面这张图来说蓝色内圈是原始网格边界左图外圈红线是网格变形创建的形状变量的最远处。如果形状变量的范围是 [0, 1]那么最终优化结果的网格位置只能是蓝圈和红圈之间某个位置的一个圆。自由形状优化的每个节点都可以随意运动。打个比方形状优化就像计划经济自由形状优化就像市场经济。自由形状优化最常用的场景是解决应力集中问题当然也可以用于别的场合。Altair OptiStruct自由形状优化算法classic 和 vertex morphingAltair OptiStruct 自由形状优化算法分 classic 和 vertex morphing 两类vertex morphing 方法自由度更大但是计算量也会随之大幅度增加而且 vertex morphing 方法目前还是 beta 版本使用时需谨慎。对于2D单元classic 方法中的变量只能是自由边上的节点。节点可以沿着 2D 单元自由边法向移动。vertex morphing 方法中的变量可以是任意节点面内的节点的运动方向是单元法向外侧节点可以沿着 2D 单元自由边法向移动。以下动画是一个2D自由形状变量的例子对于3D单元classic 和 vertex morphing 方法中的节点变量都只能是外表面的节点自动忽略内部节点而且都只能沿着外表面的法向运动。以下动画是 3D 自由形状优化的一个例子接下来我们通过具体的例子来说明用法。例1 内外边界节点优化classic 方法优化三要素设计变量内外边界节点目标最小化最大应力约束体积不增加变量节点位置如下图所示限制四个角点只能沿着y轴方向移动。01优化结果_体积最大应力优化前1.52E0759.1优化后1.49E0727.302优化迭代动画例2 内外边界节点优化vertex 方法本例中将节点移动的最远距离通过 2D 单元进行限制这些单元需要设置为 BMFACE 单元类型。01 优化前的应力分布02 优化后的应力分布03变形结果04 优化结果_体积最大应力优化前1.49641E0729优化后1.74213E072.9对你没有看错应力变成了10%例3 实体网格优化vertex 方法工况和 2D 模型类似为了应力级别一致修改了力的大小。设置两个表面的节点作为自由形状优化的设计变量。限制边界上的节点只能沿着厚度方向运动。01 优化前应力02 优化后应力03优化后形状的截面图1/4模型04优化结果_体积最大应力优化前2.39E0830.6优化后2.40E0817.4拓展根据制造要求施加挤压约束、拔模约束、对称约束01挤压约束施加方法02自由形状变量自由形状变量为下图中的节点左侧箭头为挤压约束方向。限制边界上的节点只能沿着厚度方向运动。设置好的模型文件为freeshape3D_ext_done.hm03优化结果_体积最大应力优化前2.39480E0830.6优化后2.39792E0821.704 优化前的应力05 优化后的应力计划和市场都是调节经济的手段计划经济中可以有市场形状和自由形状都是优化的手段自由形状优化和形状优化也是可以同时使用的。同时创建形状变量和自由形状变量比如下图中的零件既希望改变厚度单一厚度又希望同时进行变形形状的优化。可以同时创建形状变量和自由形状变量。01自由形状变量的节点02形状变量形状变量仅仅是为了改变半径件的厚度。形状变量请参考03优化控制选项这个例子中的形状变量使用了离散变量使用默认的优化算法时形状变量可能会不起作用这时需要加一个优化控制选项04优化结果中由形状变量导致的形状改变05优化结果中由自由形状变量导致的形状改变【相关内容】HyperWorks在安全带安装固定点强度分析中的应用HyperWorks在汽车声腔模态分析中的应用HyperWorks在优化车辆侧撞性能中的应用