还在纠结哪个设计方案最佳?让“优化分析”帮你定!

设计优化主要是寻求所选方案
允许设计变量的最优组合,
在设定目标的基础上,

使设计方案满足约束条件的分析过程。

我们之前介绍过如何通过优化分析来实现
最大程度地减少设计中
使用的昂贵材料并仍然确保其正常工作。
(点击此处回顾文章)

本次我们将以优化分析在热力学上的应用为例来介绍

如何利用SOLIDWORKS Simulation优化分析,

来确保产品的性能

如下图所示的LED散热器,散热器在安装5个灯泡的情况下,最高温度为76℃。


 

载荷条件

热载荷:内部的两个面受到2000W/M2的热流量作用(上图红色的面)
对流条件1:内部两个面的对流条件,对流系数4W/(K·㎡),总环境温度50℃
对流条件2:其他所有面的对流条件,对流系数8 W/(K·㎡),总环境温度35℃

变量:设定

– 散热鳍片数量(number_of_fins):20-60
– 散热鳍片厚度(fin_thickness):2-6mm

– 散热鳍片高度(fin_height):10-40mm

– 散热鳍片深度(fin_depth):25-50mm

在传感器中定义两个传感器:右键【Sensors】

▲ 质量属性

温度传感器

设定约束、目标:

具体分析过程的讲解视频如下:

本文原创作者:武汉高顿科技发展有限公司仿真工程师

零件选型、增材制造? “拓扑优化分析”一站式解决!

作为产品设计工程师听得很多的就是“优化”,那什么是优化呢?
微观上的优化是指在一系列变量和约束下找到一个最优目标,这也是我们前期分享过的设计优化分析(点击回顾“设计优化分析”),它可以说是一种参数优化:我们把产品尺寸、装配尺寸、边界条件、材料参数等作为参数进行优化;它又可以分为不包含目标的假设分析或称为试验设计和包含目标的目标优化。

宏观上的优化是指在已有的初始设计基础上寻找更好的设计,也就是我们通常所说的设计选型和方案对比,这可以通过SOLIDWORKS Simulation拓扑优化分析来实现。

拓扑优化分析是一种无参数优化,用于查找组件的最佳结构形状。
▲SOLIDWORKS Simulation拓扑优化分析介绍

我们将对碟式制动盘执行拓扑优化,以找出重量最轻、刚度最大的制动盘最佳形状。打开制动盘装配体并创建拓扑算例,以执行内部制动盘的单个零件优化。拓扑优化的目的是为了将制动盘的质量减轻 75%,同时尽可能保持最大硬度以获得优化形状。

SOLIDWORKS Simulation拓扑优化分析过程从初始设计空间的部分开始,然后分配材料,施加负荷并添加固定装置,添加目标以优化形状,以最小化模型质量,增加刚度或减小最大位移。优化的结果可以导出为网格、曲面或实体,优化以后的模型可以通过增材制造或者机加工的方式生产出来。

▲SOLIDWORKS Simulation拓扑优化分析计算过程

▲优化前


▲优化后

 

点击此处查看学习SOLIDWORKS Simulation拓扑优化分析教程。

纪念5.12丨用SOLIDWORKS Simulation进行结构地震分析

转眼已过12年,纪念5.12,

缅怀2008年在汶川大地震中不幸逝世的同胞,

致敬重生。

这次我们特地用SOLIDWORKS Simulation做了一次地震分析

分析的是结构为一个高约10m的摩天轮,在罕遇地震下的受力情况。

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依据《GB 50011-2010 建筑抗震设计规范》中的规定对结构进行反应谱分析,反应谱曲线如下如所示:


振型组合反应谱法是一种拟动力法,其在分析过程中考虑了地面运动的规则、场地的强弱、土地的性质以及结构动力特性对地震力的影响;振型的组合是指结构受到地震作用等于各振型地震作用之和,但是又不是简单的相加,需要进行振型组合,以计算输入激励的峰值响应。
 
SOLIDWORKS Simulation中提供了四种不同的方法来组合结果的峰值:SRSS、绝对值和、CQC、海军研究室(NRL),这里我们按照规范取用CQC法进行模态组合,本案例中仅添加水平X向的地震激励以做演示。计算出的结果如下图所示:

而实际中我们还需要考虑水平的横向、纵向、还有竖向的激励,若大家有兴趣可以按照如下视频中的方法,自行添加其他方向的激励进行计算。

▲ SOLIDWORKS Simulation地震分析教程视频

新手入门仿真分析第一课 | 操作视频

SOLIDWORKS Simulation 是一个与 SOLIDWORKS 完全集成的设计分析系统,为线性和非线性静态、频率、扭曲、热力、疲劳、压力容器、跌落测试、线性和非线性动态和优化分析提供了模拟解决方案。

在快速、准确的解算器支持下,SOLIDWORKS Simulation 允许您在进行设计时直观处理大型问题。 SOLIDWORKS Simulation 分为两个软件包: SOLIDWORKS Simulation Professional 和 SOLIDWORKS Simulation Premium,二者共同满足您的需求。

SOLIDWORKS Simulation 节省了搜索最佳设计所需的时间和精力,可缩短产品上市时间。

采用了有限元方法 (FEM)。FEM 是一种用于分析工程设计的数字方法。FEM 由于其通用性和适合使用计算机来实现,因此已被公认为标准的分析方法。FEM 将模型划分为许多称作单元的简单小块形状,从而有效地用许多需要同时解决的小问题来替代一个复杂问题。

对于所有可能的支持情形和载荷情形,每个单元的行为都是非常清楚的。有限元素方法使用具有不同形状的单元。

单元中任意一点的响应都是从单元节处的响应插入的。每个节均由许多参数完整描述,具体取决于所用的分析类型和单元。例如,节的温度完整描述了节在热分析中的响应。对于结构分析,节的响应通常由三个平移和三个旋转操作完整描述。这些就称作自由度 (DOF)。使用 FEM 进行分析就称作有限元分析 (FEA)。

我们也做个最简单的例子来试试吧。点击观看视频