基于HyperWorks的结构优化设计_示例_示例文件列表
基于HyperWorks的汽车挡泥板结构拓扑优化设计
不能低于0.3mm，因此不能直接通过拓扑优化来确定挡 泥板加强筋的分布，必须转换一下思路：将挡泥板的厚 度由原先的0.3mm增加到1mm，然后在这1mm的基础上 进行拓扑优化设计机械论文，删
减材料直至挡泥板的最低厚度为0.3mm。这样就可以在 质量不增加很多，厚度不低于0.3mm的情况下实现挡泥 板的拓扑优化设计。在进行结构拓扑优化前，首先根据 设计要求和结构特点定义结构的初始
1Subject to: （6）;在HyperMesh中设置好各项优化参数后， 提交OptiStruct进行拓扑优化，整个优化过程经历7步迭代， 优化后的单元密度云图，如图4所示，优化过程
中前6阶固有频率变化如图5所示。图4 挡泥板优化后的单 元密度云图密度值为1 的位置对应在密度图上的红色区域， 表示进行结构设计时该处应该布置结构，密度值为0.001 的位置对应密度图上的深
要求，通过优化挡泥板加强筋位置，提高低阶固有频率， 增加挡泥板的刚度。表1 挡泥板前6阶固有频率 阶次 固有频率(Hz) 1 43.6 2
68.7 3 98.27 4 110.9 5 泥板的优化设计2.1 建
154.7 6
179.6 2 挡
立拓扑优化模型结构拓扑优化的主要思想是将寻求结构 的最优拓扑问题转化为在给定的设计区域内寻求最优材 料分布的问题，表现为“最大刚度”设计，其实质是材 料的删减。由于挡泥板根据要求设计，其厚度
鉴于此在solidworks中建立实体模型在hyperworks环境中对该挡泥板进行了有限元建模和模态分析得到此覆盖件的固有频率以及相应振型并运用hyperworks的结构拓扑优化技术对该发动机罩进行了拓扑优化分析得到最优的加强筋布局并重新建模然后对新模型进行模态分析机械论文发现优化之后的结果提高了该覆盖件的低阶固有频率
基于HyperWorks某载货电动货车车架结构优化设计
Automobile Parts 2021.020332021.02 Automobile Parts034图1㊀车架有限元模型表2㊀车架材料参数材料弹性模量/MPa 泊松比密度/(t ㊃mm -3)屈服模量/MPa 抗拉模量/MPa 610L2.1ˑ1050.37.85ˑ10-9580650对车架进行有限元模拟分析过程中,考虑到的工况主要包括弯曲㊁急转弯㊁扭转㊁加速㊁急停等几种[4-5],表3示出不同工况下的边界参数㊂表3㊀各工况下的边界条件车架工况车架各位置自由度约束左前轮右前轮左后轮右后轮弯曲㊁加速㊁紧急转弯工况X ㊁Y ㊁ZX ㊁Z Y ㊁Z Z 扭转工况前轮扭转Z =-200mm Y ㊁Z X ㊁Z X ㊁Y ㊁Z后轮扭转X ㊁Y ㊁Z X ㊁Z Y ㊁Z Z =-200mm紧急制动工况X ㊁Y ㊁ZX ㊁ZX ㊁Y ㊁ZX ㊁Z(1)弯曲工况㊂该工况主要对应于车辆水平静止或低速通过良好路面时㊂在有限元分析时为避免车架应力集中,而设置合理的约束条件,主要对前悬架簧下端节点纵向平动自由度施加约束,而后悬架在纵向可有一定幅度滑动㊂(2)扭转工况㊂基于该工况模拟分析车辆单侧车轮出现很强冲击载荷条件下,车架受到冲击而产生的应力分布㊂此工况可进一步划分为前轮扭转工况和后轮扭转工况,前一种工况下主要是施加一定量中心竖直方向强制位移到左前悬架钢板弹簧约束处而实现;后一种工况下,则Automobile Parts 2021.02035图2㊀各工况下车架应力分布2 车架多目标拓扑优化进行建模时,应该根据优化要求将目标区划分为优化设计与非优化设计区㊂文中为确定出车架结构最佳参数,设定非优化设计区为受力点和约束点,其余的都为优化区㊂在确定出对象的模型后,接着对初始几何模型划分网格,选择的网格单元为20mm 的六面体单元㊂根据要求进行有限元划分后,而最终确定出目标区域含有117260个节点和102600个单元格㊂车架材料和原车架的相一致,且承受的工况约束㊁载荷也相同㊂在此基础上确定出车架的初始网格模型,具体情况如图3所示㊂图3㊀车架拓扑优化初始模型在优化过程中输入相应的多目标拓扑优化函数时,图4㊀车架多目标拓扑优化结果由图可知在有限元分析过程中基于该多目标拓扑优化分析方法所得的车架拓扑结构有明显的优势,可同时满足刚度和低阶固有频率相关要求,实现车架优化目标㊂上述结果可为其后车架横梁参数的设计提供支持,对纵横梁形状的确定也有指导作用,对类似车架的优化有参考意义㊂车架结构的轻量化设计在进行车架结构设计过程中,基于以上多目标拓扑优化结果,且考虑到车架的应用情况,对其细节进行设㊂图5为优化后的车架三维模型㊂图5㊀新车架三维几何模型对优化前后车架的变化情况进行分析可看出,优化后车架的前后不等宽,且纵梁为变截面的模式,总体上看表现出 鱼腹形 特征㊂这种结构下可以更好地适应不同截面高度上的局部载荷改变情况,且提高了车架应力均匀性,实现一定减重目的㊂由图5可知,新车架的第二横梁为管状截面形式,且对应的后悬架两个横梁中设置了帽形截面横梁,这样可以显著提高车架的前后端强度,使得其抵抗扭转变形的性能提高,而质量减轻2021.02 Automobile Parts036。
HyperWorks应用案例精选(第二季)
HyperWorks is a division ofInnovation IntelligenceHyperWorks 应用案例精选第二季澳汰尔工程软件(上海)有限公司目录汽车Cooper Standard采用Altair CFD求解器AcuSolve加速新一代水泵研发Dana利用Altair SimLab实现动力总成模型的自动网格划分，大幅节省时间客车车架减重17%且不降低客车性能和安全性为边境巡逻车设计创新的、最小重量的复合材料结构利用HyperWorks提升机械性能与减轻重量BiggerBoat借助HyperForm削减汽车行业冲压模具的开发成本和时间六座跑车的白车身设计：利用HyperWorks最大化车身刚度并满足强度要求走向更轻质、更高效动力总成的创新之路航空航天太空载人舱水上安全着陆仿真赢得NASA宇航成就奖HyperWorks在航空传感器研发中的应用OptiStruct在直升机接头设计中的应用改进NASA“牵牛星”登月车设计:应用优化技术进行结构减重并实现设计目标某型飞机后货舱门多体动力学分析仿真流程化的飞机舱门研发QinetiQ借助HyperWorks优化技术使军用Kiowa直升机更轻,飞得更远军工/重工/船舶/铁道NMHG叉车制造商利用Altair HyperWorks削减50%的前处理时间并解决疑难设计问题利用solidThinking Inspire设计叉车转向桥桥体轨道车辆制造商使用HyperWorks快速修改轨道车设计AcuSolve在日本高速列车安全性和舒适性仿真方面的应用HyperWorks帮助开发2009沃尔沃环球帆船赛获奖帆船Alex Thomson赛艇队IMOCA60级帆船碳纤维复合材料内饰顶板优化设计电子/日用消费品HyperWorks在联想产品设计中的成功应用松下环境系统利用HyperWorks缩短室内空气净化产品的研发周期HyperWorks助力全球家电制造商利用新材料实现更强更低成本的产品三星利用OptiStruct进行洗衣机零部件再设计，实现轻量化设计海尔利用RADIOSS优化空调结构和包装设计LG电子利用创新的流程自动化方法，在24小时内完成智能手机的跌落测试仿真HyperWorks优化技术融入包装设计流程，帮助联合利华削减成本、加速研发其他利用仿真技术减轻儿童约束系统的重量，提高安全性solidThinking Inspire在婴幼儿产品上的应用Assa Ashuach利用solidThinking Inspire优化凳子设计并实现3D打印HyperWorks在太阳能电池板系统设计中的应用solidThinking Inspire在雪地摩托车上的应用丹麦团队利用HyperWorks证明拓扑优化对混凝土建筑结构的价值利用AcuSolve进行LED灯管的热分析更多精彩案例，请联系我们：info@Cooper Standard 采用Altair CFD 求解器AcuSolve加速新一代水泵研发主要看点项目介绍Cooper Standard 在19个国家共有22000名员工，为汽车工业供应流体输送系统、密封系统、外饰系统、热吸排气系统和AVS 系统。
基于HyperWorks的对接结构设计及优化分析_张讯
基于HyperWorks的对接结构设计及优化分析张讯 方芳上海飞机设计研究院结构设计研究部 上海 200232摘要：外翼、中央翼的壁板对接结构设计是飞机设计的重要环节之一，不同的对接方式其传力方式不同，对飞机的使用寿命、装配工艺都会产生重大影响。
本文通过认真分析飞机外翼、中央翼的对接结构的传力特点，设计了两种不同的上下壁板对接方案，然后运用Altair HyperWorks软件对对接结构进行了有限元分析，得出了较好的对接结构并进行了材料选择，最后运用OptiStruct软件进行了结构尺寸优化和减重分析。
其设计思路和方法对飞机对接结构设计具有重要的价值。
关键词：对接结构，有限元，HyperWorks，优化0 引言为了满足机翼的外形设计和飞机制造装配要求，大部分飞机需要在外翼根部与中央翼连接处设置为分离面。
外翼、中央翼的连接结构设计是飞机设计的重要环节之一，不同的连接方式其传力方式不同，对飞机的使用寿命、装配工艺都会产生重大影响。
对接结构将外翼受力所形成的集中载荷传递到机身，起到传递载荷的作用，同时它也是连接飞机外翼和中央翼的重要连接结构，本文针对两种不同的上下壁板对接结构进行了选型分析和有限元计算，通过有限元计算找出较为适合的中央翼、外翼对接结构，并对壁板对接结构在输入载荷下进行了全面详细的优化分析，减轻了结构重量、提高了结构效率，对对接结构的设计和应用起到了关键性的作用。
1 对接结构设计大部分民用客机在外翼根部与中央翼连接处需要设置为分离面。
在分离面处一般设置有一个关键肋即民用飞机的对接肋，对接肋需要传递外翼的弯矩和扭矩，其中弯矩转化为外翼上下壁板的轴力后通过对接肋缘条传到中央翼的上下壁板，扭矩形成剪流后通过对接肋腹板传递到机身上。
因此对接肋成为了机身与机翼连接的枢纽，同时该区域受力复杂，载荷大，因而对接肋的重要性决定了其设计的要求高。
对接肋的关键部件，上下壁板对接结构设计已成为各大民用飞机设计公司设计的难点。
基于HyperWorks的机翼盒段结构参数优化设计
摘 要：利用 TCL 语言对 HyperWorks 进行二次开发，对翼盒结构进行参数化建模，并建立
翼盒长桁与蒙皮面积比以及上蒙皮、梁腹板局部稳定性响应并关联部件几何参数。运用 FBD 技术进行翼盒结构优化载荷的筛选，并在可行方向法的基础上提出了小步长迭代分层优化方 法，以民机为例，对机翼盒段进行参数优化设计，实现了翼盒结构减重。
获取机翼结构布置参数，通过翼肋与长桁、梁缘条交点创建有限元节点，并 对节点进行编号。建立有限元模型，其中单元包括：蒙皮单元、梁单元、长桁单 元、肋单元。对相应单元进行材料定义。 5.2 建立优化模型
定义设计变量：提取有限元模型中的结构参数（如蒙皮厚度、长桁面积等） 定义为设计变量。
定义目标函数：建立翼盒结构重量响应，并设置其为目标函数。 定义蒙皮稳定性响应并约束：按照文中蒙皮稳定性计算方法，通过 DRESP2 卡片以及 DCONSTR 卡片，建立蒙皮稳定性响应并对其约束。 定义长桁、蒙皮面积比响应并约束：按照上文提供的长桁、蒙皮面积比计算 方法获得相应长桁单元与其临近蒙皮单元的面积比，建立响应并添加约束。 其他响应以及约束的创建：建立翼盒结构静强度响应，以及翼盒总体刚度响 应（翼尖位移和翼尖扭转角）。 5.3 优化流程 使用 HyperWorks 软件对机翼盒段参数进行优化设计，基于可行方向法的机 翼盒段结构参数优化的流程图[2]，如图 4 所示：
石朝亮_基于HyperWorks白车身灵敏度分析及结构优化
KU P
式中，K 是刚度矩阵；U 是单元节点位移矢量；P 是单元节点载荷矢量。
K U P U K X X X
则
U P K U K 1 X X X
一般，结构相应（如约束函数 g）可以描述为位移矢量 U 的函数：
g QTU
所以结构响应的灵敏度[2]为：
各板件质量灵敏度和刚度灵敏度值序号质量灵敏度刚度灵敏度序号质量灵敏度刚度灵敏度220e04600e0510157e04841e05286e03292e0211226e04228e04360e04428e0412342e04141e04117e02191e0213123e03109e03509e03123e0214903e04450e04595e04244e0415305e03428e03120e04188e04158e04693e05186467e03730e02119e04151e04187246e03598e03altair2012hyperworks技术大会论文集白车身各刚度灵敏度区间板件42确定优化方案结合上述质量灵敏度和刚度灵敏度的分析结果增厚质量小且对刚度敏感的板件减薄质量大且对刚度不敏感的板件
-3-
Altair 2012 HyperWorks 技术大会论文集
<1%
1%~3%
3%~5% 图 2 白车身各刚度灵敏度区间板件
>5%
4.2 确定优化方案
结合上述质量灵敏度和刚度灵敏度的分析结果，增厚质量小且对刚度敏感的板件，减薄质 量大且对刚度不敏感的板件。由于白车身中碰撞吸能区、能量传递区和乘员保护区等部位影响 汽车的碰撞性能，在确定优化方案的过程中，这些部位的汽车板件暂不作厚度更改。 在确定零件厚度变化范围时，只要车身零件的厚度调整适度，相应的加工模具就可以不用 改动或只作小改动。根据实际经验，当板件厚度<1.5mm 时，板件增厚与减薄最大值分别为 0.2mm 与 0.1mm；当板件厚度≥1.5mm 时，板件增厚与减薄最大值均为 0.2mm。 最终确定减薄和增厚的部件如图 3 所示，具体参见表 2。
基于Hyperworks Inspire的结构拓扑优化设计
基于Hyperworks Inspire的结构拓扑优化设计作者：高朋吴志强来源：《科技视界》2016年第18期【摘要】使用CATIA软件建立前起落架上撑杆三维轮廓模型导入拓扑优化设计软件Hyperworks Inspire中，通过该软件良好的设计概念视觉化效果，根据结构受力、支撑等因素，即可在概念设计阶段获得材料最省的最佳承力结构，为详细设计节省了大量的劳动力，缩短开发周期，降低生产成本。
【关键词】Hyperworks Inspire；前起落架；结构优化Topological Optimization of Structure Based on Hyperworks InspireGAO Peng WU Zhi-qiang（R&D Development Center， AVIC Aircraft Corporation， LTD.，Xi’an Shaanxi 710089，China）【Abstract】The 3D contour model of upper strut of nose landing gear is created in CATIA，transferred into the Hyperworks Inspire software，across the nicer design concept and the good visual effect，take into account the elements of model stress and support，obtain the best force supporting structure in the conception design step，In detailed design can save a lot labor，shorten the development cycle，reduce the Cost of production。
hyperworks千斤顶优化设计
基于Hyperworks千斤顶底座结构优化设计摘要千斤顶是一种用钢性顶举件作为工作装置，通过顶部托座或底部托爪在行程内顶升重物的轻小起重设备。
然而一般的千斤顶，因为结构关系只能承受小轿车（1.5T）等物体。
为了使千斤顶承受更大的压力（如小型货车5T、中型货车10T、重型货车15T），需对千斤顶进行结构优化，改变结构从而改变力学性能。
本文主要步骤是先建立千斤顶底座CAD模型，随后通过Hypermesh对千斤顶底座进行前处理，再导入OptiSruct进行优化计算，然后通过Hyperview查看优化结果，最后根据后处理结果改变CAD模型。
关键字：千斤顶承压，结构优化设计，hyperworks，有限元分析，FEM建立1.CAD模型的建立要想分析千斤顶底座的结构先要建立一个千斤顶CAD模型如图：此图为能够顶起小汽车（1.5T）的千斤顶底座的三维模型。
此图中的三维模型有太多不必要的圆角，和螺纹孔，因此需要将其清理掉才能进行网格划分。
清理后如图：2.导入hypermesh进行网格划分由于此为回转体，所以可以先划分1/4的网格，在reflect到全部实体。
划分2D网格并检查：划分通过spin命令生成3D网格,在reflect到所有实体生成如图网格：3.小轿车（1.5T）加载测量出约束条件用小轿车的重量作为加载力测出在承受小轿车压力时底座的变形情况，以便对后面的优化规定约束条件。
千斤顶底座一般用的是HT200，其密度为7.2g/cm3，弹性模量为160GPa，切变模量44GPa，泊松比为0.23。
为了便于更快计算出结果。
因此定义材料时需要满足材料力学基本假设。
定义材料如下：在定义其材料力学性能时应该注意弹性模量、切变模量和泊松比只需定义两个。
因为弹性模量、切变模量、泊松比存在关系：G=E/(2(1+ ))。
因此力学性能定义如下：其次是几何属性定义：现将属性赋予网格：定义约束：定义加载：定义工况：应力分布图：位移分布图：在位移分布图中有几个点的位移为，因此在下一步优化中，将这几个点的位移约束为小于2.002E-3mm。
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第4章
网格质量检查
4.1
网格质量的检查与编辑
cover.hm
4.2
使用QI检查并优化二维网格质量
quality_index.hm
quality_index.criteria
第5章
有限元分析模型的建立
5.1
求解器的输入文件格式与卡片
channel_brkt_assem.hm channel-brkt-assem.fem
《基于HyperWorks的结构优化设计技术》示例文件
第1章
HyperMesh入门
1.7.1
文件面板使用
bumper_cen_mid1.hm
bumper_mid.hm
bumper_end.igs
bumper_end_rgd.fem
1.7.2
面板功能应用
bumper.hm
1.7.3
模型的组织
bumper.hm
第10章
形状优化
10.3.1
悬臂梁的２D形状优化
beamshape.hm
10.3.2
支架模型的自由形状优化
free_Shape3D.hm
10.3.3
钢轨接头的形状优化
rail_joint_original.hm
思考题
第11章
尺寸优化
11.2.1
钢轨接头的尺寸优化
joint_size.hm
11.2.2
1.7.4
显示控制
bumper.hm
第2章
几何清理
2.1
CAD模型的导入与修复
clip_repair.hm
2.2
创建中面
clip_midsurface.hm
2.3
几何模型的简化
clip_defeature.hm
2.4
改善几何模型的拓扑结构
clip_refine.hm
2.5
实体几何的创建与编辑
solid_geom.hm
第8章
拓扑优化
8.3.1
C型夹结构的概念设计
cclip.hm
8.3.2
汽车摆臂的概念设计
carm.hm
8.3.3
成员尺寸控制的C型夹的概念设计
cclip.hm
8.3.4
对称和拔模双重约束下的拓扑优化
carm_draw_symm.fem
carm_draw_symm_opt.res
8.3.5
带应力约束的吊钩拓扑优化
焊接支架的尺寸优化
bracket_size.hm
11.2.3
焊接支架的离散尺寸优化
discrete_bracket_size.hm
思考题
11-8
tenbar.fem
11-9
size1.fem
5.2
创建边界条件
channel_brkt_assem_2.hm
第6章
HyperMesh后处理及HyperView简介
6.1
在HyperMesh中观察分析结果
bumper.hm
bumper.res
6.2
专业的后处理平台HyperView
frontal_crash.mvw
NEON_FRONT.h3d
rotor.h3d
第3章
网格划分
3.1
一维单元的划分
1d-elements.hn
connect1.hm
connect2.hm
connect3.hm
connect4.hm
connect5.hm
3.2
二维单元网格划分
channel.hm
bracket.hm
elemedit.hm
3பைடு நூலகம்3
三维单元网格划分
housing.hm
arm_bracket.hm
hook.fem
思考题
8-11
controlarm.hm
8-12
bridge.fem
第9章
形貌优化
9.2.1
受扭平板的形貌优化
torsion_plate.hm
9.2.2
加对称约束的受扭平板的形貌优化
torsion_plate.hm
9.2.3
L型支架的形貌优化
Lbkttopog.hm
思考题
9-11
twistplate.fem