拓扑优化设计变量定义

前面已经定义了包含壳单元、单元属性、材料属性、载荷和边界条件的有限元模型。现在需要对模型进行拓扑优化，优化的目标是减少使用的材料。但是，减小材料后可能会导致模型刚度的降低以及变形加剧。因此，在优化过程中需要确定位移的约束，这样就可以在使用的材料和模型的总体刚度上达到一定的平衡。

在结构上的外力作用点是夹子开口部分的节点，这两个节点处会较大的位移，需要对这两个节点的位移进行约束，使其在y轴方向上的位移不超过0.07。

（1）从Analysis页，进入optimization面板。

（2）选择topology。

（3）选择Create子面板。

（4）在desvar栏中输入d_shell。

（5）单击，进入已有组件选择界面，勾选prop_shell，单击select。

（6）切换type到PSHELL。

（7）确认basethickness=0.0，如图2-26所示。

图2-26 变量创建面板

注：0值表明在特定单元的厚度值可以为0，即该处可以有洞产生。

（8）单击create按钮。(www.xing528.com)

（9）在desvar栏中输入d_shell_1。

该设计变量利用最小成员尺寸控制方法。

（10）单击，进入已有组件选择界面，勾选prop_shell，单击select。

（11）切换type到PSHELL。

（12）确认base thickness=0.0，单击create按钮。

（13）选择Parameters子面板。

（14）单击desvar，选择已创建的d_shell_1。

（15）按<F4>键进入distance面板，选中twonodes子面板，单击N1激活该项，选择任意节点，然后N2自动激活，选择同一单元中的另一节点。对不同单元重复几次以上操作，获得单元平均尺寸，该模型的单元尺寸大约为2.5。

（16）切换到mindim，输入5。

（17）MINDIM一般推荐值为单元平均尺寸的3倍。如果模型网格比较整齐，就像该模型中的网格，MINDIM可以是单元平均尺寸的2倍，即5。

（18）单击update按钮。

（19）单击return按钮，回到optimization面板。