制造商一直在寻找设计轻量化、经济高效和高性能产品的方法。今天深圳佐姆设计咨询小编为大家分享一下如何选择正确的结构优化方法。
1、地形优化
形貌优化可帮助制造商设计和优化任何薄壁零件。就像鼓皮一样，这些薄板结构很容易被激发，在某些条件下会引起不希望的噪音、振动甚至损坏。
形貌优化可以设计汽车地板等薄壁结构，以实现最大刚度、频率响应或其他性能目标。
为了改善振动特性，添加了诸如珠子之类的局部形状修改以提高刚度。大多数时候，这些珠子的位置、形状和方向是基于零件的自然几何形状和设计师的经验。地形优化使设计人员能够定义可以添加和不能添加珠子的空间、珠子的宽度以及绘制方向、角度和高度。这意味着只生成具有最佳模式的实用设计。
软件优化的胎圈图案通常会显着优于传统布局，最大限度地提高刚度、频率响应或其他性能目标——而不会增加质量或制造复杂性。
2、拓扑优化
想象一下，一个简单的梁需要承载一个载荷。工程师通常可以利用经验提出可行的解决方案。但是，当面对一个复杂的部件，被包装成一个狭小的空间，需要承载多个负载时，他们可以伸出援助之手。
拓扑优化不是验证现有的设计，而是通过提出可以轻松演变为成品的形式，利用物理学来增强人类的创造力。它可以实现快速设计探索和提高开发生产率，同时也为零件整合提供了机会。
拓扑优化有助于复杂零件的设计，这些零件被封装在一个需要承载多个载荷的狭小空间中。
工程师可以在设计的开始阶段应用制造约束，包括材料、挤压、对称性、拉伸方向、空腔避免和上手角度。他们可以定义结构可以和不可以在哪里，并应用零件在使用中将看到的预期载荷。拓扑优化从那里开始，生成最优的、可制造的结构，以最小的质量或最大的刚度满足性能目标。
3、尺寸、形状和自由形状优化
拓扑和拓扑优化提供了很好的概念，但即使是最有前途的新设计也需要进行微调。这就是尺寸、形状和自由形状优化的用武之地。
尺寸优化被广泛用于寻找关键产品特性的最佳解决方案，例如横截面厚度、材料选择和其他零件参数。
当设计师在最初的概念分析过程中看到高应力集中时，他们将转向形状和自由形状优化，以减少产品故障的可能性。形状优化通过调整设计的高度、长度或半径来增强现有几何形状——变形零件以更均匀地分布应力。
自由形状优化通过允许设计人员标记要减少应力的区域来提供更大的灵活性。然后，该软件为零件的该区域创建一个新的、改进的几何形状。但是这种更大的模拟自由度需要权衡取舍。自由形状优化不会保留圆角等小设计特征。因此，重要的是要了解设计的详细几何约束，以便自信地选择使用哪种工具进行微调。
自由形状优化以汽车连杆的一个区域为目标，通过变形零件以更均匀地分布应力来减少应力。
4、自由尺寸优化
自由尺寸优化是这些方法中最专业的方法，通常用于优化机加工结构和定制焊接坯料冲压的零件。然而，它可能是最广泛应用于复杂层压复合材料部件的设计中。
自由尺寸优化可帮助工程师找到层压复合材料的最佳厚度、最佳铺层形状和最佳堆叠顺序。工程师可以设置制造约束条件，例如纤维方向的数量、每个方向的最大厚度和层压板的总厚度，然后快速生成理想的概念设计。
自由尺寸优化可帮助工程师找到层压复合材料的最佳厚度、最佳铺层形状和最佳堆叠顺序。
自由尺寸优化使用超级层的概念来定义满足部件性能要求的每个纤维方向的厚度连续分布。然后，工程师可以使用层束尺寸优化对设计进行微调。每个束代表具有相同方向和形状的多个层，同时考虑详细的行为约束，包括层失效。最后，层堆叠顺序优化安排每个层压板，以满足所有制造约束，同时提供最佳性能。