C型夹结构的拓扑优化、实验目的掌握Hyperworks拓扑优化设计的方法。、目标本示例学习如何使用OptiStruct进行拓扑优化。通过对C型夹结构进行拓扑优化，为结构创建新的边界图1 C形夹结构三、建模分析（一）问题描述根据载荷和设计要求为一个C形夹结构（图1）提出优化的设计概念。优化目标是使用的材料最少。设 计要求指出这种C形夹的开口部分（即图中的A和B处的节点）在y方向的位移不能超过0.14mm。目标： 体积最小化约束：（1）节点A在y轴方向的位移小于0.07mm（2）节点B在y轴方向的位移小于0.07mm设计变量： 单元密度（二）建模1、将几何载入HyperMesh（1）启动 HyperMesh。（2）从下拉菜单中选择OptiStruct并点击OK。这一步为OptiStruct求解器设置HyperMesh环境。（3）从主菜单的任何页面中选择files面板。（4）选择retrieve.，找到文件cclip.hm并点击Open（5）点击return返回主页面。2、定义材料属性和component（1）在主菜单的任何页面上选择collectors面板。（2）选择create子面板。（3）点击collector type开关并从弹出菜单中选择mats。（4）点击name =并输入steel。（5）点击card image =并从弹出菜单中选择MAT1。（6）点击 create/edit。这一步将 MAT1 的 card image 赋给新材料 steel。（7）为E输入2E5。为NU输入0.30。（8）点击 return。（9）点击collector type开关并从弹出菜单中选择comps。（10 ）点击 name =并输入 shells。（11）点击card image =并从弹出菜单中选择PSHELL。（12）点击material =。这一步可以得到所有材料的列表。（13）选择 steel。（14）点击color并选择yellow（15）点击 create/edit。这一步为新的 component shells 载入 PSHELL 的 card image（16 ）为T输入1.0。（17）点击 return 返回 collectors 页面。（18）点击return返回主页面。3、生成有限元网格（1）在2D页面上选择automesh面板，或者按下F12。（2）点击选中reset meshing parameters to:左边的复选框。（3）为using size =后面的输入框输入2.5,按下enter键确认。（4）使用element size下面的开关将单元类型设为quads。7)再次点击mesh。5）点击模型顶部曲面的任何一条边，即可选择顶部的曲面。（6）点击mesh。曲面上出现网格的密度。2所示。（8）点击return将网格保存到shells这个component中。（9）点击return返回主页面。4、创建顶部曲面单元的镜像单元（1）在Tool页面上选择reflect面板。（2）点击Reflect标题下面的选择开关并从弹出菜单中选择elems。（3）点击elems并从弹出菜单中选择displayed。（4）再次点击elems并从弹出菜单中选择duplicate，从下一个弹出菜单中选择original comp。5）点击页面中间的选择开关，从弹出菜单中选择垂直于映射平面的方向，在这个例子中，选择y-axis。6)点击base丫节点。该节点用来定义映（7）点击reflect。网格会出现在图形的下半部分。（8）点击 return。（9）可以在永久菜单中点击p （或在键盘上按下P）来刷新屏幕。5、（1）从Tool页面中选择edges面板。（2）使用鼠标左键在屏幕上选择一个单元，这样就将该单元所在的component放到了comps的缓存区 中。（3）点击preview equiv。这一步将会在两次生成的单元之间高亮显示21个节点，它们代表了单元 间的缝隙。（4）点击 equivalence。 在信息栏中提示“21 nodes were equivalenced”。(5)点击return返6、创建load collector(1) 进入BCs (Boundary Conditions)页面。(2) 点击 collectors。(3) 确认create子面板处于激活状态。(4) 点击collector type:右边的选择开关并从弹出菜单中选择loadcols。(5) 点击name =并输入load collector的名称。(6) 按下enter键。(7) 点击color并从弹出菜单中选择相应的颜色。(8) 点击create。没有必要为这两个load collector指定card image。(9) 这两个collectors都创建好以后，点击return返回BCs页面。7、(1)在永久菜单中点击globalo(2) 确认在永久菜单的global面板中，当前的load collector是spc。如果不是，则点击loadcols=, 然后并选择spc。(3) 点击return返回BCs页面。(4) 在BCs页面中选择constraints面板。(5) 选择C型夹左边的中心节点。 被激活的自由度表示该自由度被约束，没有激活则表示该自由度保持自由。(6) 确认dofl、dof2和dof3前面的复选框被选中。(7) 去掉dof4, dof5和dof6前面的复选框。(8) 点击create对所选择的节点施加约束。 注意到此时在节点上会出现一个三角形符号，它的上边标有每一个被约束自由度的数字。(9) 点击C型夹曲线的中心节点(如图5)o10) 只选择dof2o (11)点击 createo(12 )选择C型夹左上角的节点。(13) 仅约束其dof3自由度。14)15)点击create。现在图形区的显示类似于图5。 点击 return。8、施加力边界条件在C型夹开口的两个端部分别施加两个逆向的力，大小均为100.0 N。如图6。(1) 在永久菜单上点击globalo(2) 点击 loadcol =。(3) 选择forces 这个load collector。(4) 点击 return o(5) 在BCs页面上选择forces面板。(6) 选择夹子上边开口端部的节点A,如图6所示。(7) 点击magnitude =并输入100.0,然后按下Enter键。(8) 点击N1, N2, N3左边的开关并从弹出菜单中选择y-axis。(9) 点击create。在屏幕上会出现一个指向该节点的箭头。(10) 选择夹子下边开口端部的节点B,如图6所示。(11) 点击magnitude =，输入T00.0，然后按下Enter键。(12 )确认选择了 y-axis。13)点击create。在屏幕上会出现一个指向该节点的箭头。(14) 要对这两个箭头进行区分，选择uniform size =，输入7并按下Enter键。(15) 点击return退出forces面板，然后返回BCs页面。萨乂 IS庇氏1匹 X占CQ金芒曲。 衣民溜ByComp 越越y 胃聽3（ create二1匚nodesJ1Juniform size =7.000createC updatelabel loadscreate/editglobal system1reject丨magnitude =1 1 0 0 .0 0 0review7yaxisIload types =I r_F 0 R y Ereturn0 0.07K/S . OK/S 0| clicI force9、创建载荷工况(load case)设定边界条件的最后一步是创建OptiStruct的子工况，也就是HyperMesh中的loadstep。（1）在BCs页面上选择load steps面板。（2）点击 name =并输入 opposing forces。（3）点击loadcols 并选择spc 和forces。（4）点击 select o（5）点击 create o10、 执行分析计算 在定义优化过程之前执行一个线性的静力分析。在优化之前进行这样的分析可以帮助识别结构的响应。 这样保证为优化所定义的约束是合理的。(1)在BCs页面上选择OptiStruct面板。 该面板用来输出求解器输入文件，运行分析或者优化计算，然后当计算完成后将结果文件载入HyperMesh。(2) 点击save as.并输入cclip_analysis.fem作为文件名，然后点击Save。(3) 点击Run Options :下面的开关并选择analysis。(4) 点击optistruct 运行分析。(5) 关闭DOS窗口。6 )点击舞!艺3。阳inDatalMiurogttMirFdowfAtart MenuProgramsAjtair HyperWorksmeCPU speed 2250 MHzme759 MB RAM, 3949 MB swap* Build tag：0466938_5333O00_Ci3242M-00014000* COPVRIGHT 1996-2009 Altair Engineering, Inc. * * All Rights Reserued. Copyright not ice does not imply publieation. * * Contains trade secrets of Altair Engineering, Inc. * * Decompilation or disassembly of this software strictly prohibited. *The amount of nenoii/ allocated for the run is 214 HBThis run is intended to use incore processing in the soluerROGRAM STOPPED FOR fiNfiLVSIS ONLV.rocess completed successfully i： Xwz lzuoye 11、对分析结果的后处理(1) 在Post页面上选择contour面板。(2) 点击 simulation =并选择 o pposing forces。(3) 点击 data type =并选择 Displacements。(4) 将total disp 改为y comp。(5) 激活min/max titles 和info title 两个选项。(6) 点击 contour oi7）点击 retu