优化模块更新

COMSOL Multiphysics® 6.1 版本为“优化模块”的用户提供了铣削约束用于拓扑优化,现在可以更好地支持在形状优化中保持曲线和曲面的连续性,并添加了新的特征进行结构壳的特征频率形状优化。请阅读以下内容,进一步了解这些特征。

拓扑优化的制造约束

拓扑优化与极端的设计自由度相关。这可以产生极端的性能,但也可能产生使用传统制造技术加工时极具挑战性的复杂几何零件。现有的密度模型 特征现在包含铣削约束功能,可以确保与传统制造技术兼容。您可以在新的带铣削约束的梁的拓扑优化模型和多个更新的结构力学模型中查看此特征的应用演示。

“轮辋 - 带铣削约束的拓扑优化”教学案例演示了车轮的拓扑优化,其中对整个车轮进行建模,并应用扇区对称进行形状优化。本例对轮辋在 12 种载荷工况下的刚度进行优化,其中包含轴向铣削约束(左)。右图显示没有铣削约束时的相应结果以供参考。

形状优化的连续性

在执行形状优化时,保持法矢的连续性是在优化的几何模型中保持平滑曲线和曲面的一种方式。自由形状边界自由形状壳 特征已得到扩展,现在支持在对称滚子 边界上保持法矢的连续性,以及在不同的自由形状边界自由形状壳 特征的选择之间保持法矢的连续性。同样,二维版本的多项式边界多项式壳 特征也进行了扩展,现在支持在对称辊支承 边界上保持法矢的连续性,以及在选择中的实体之间和固定点旁边的实体之间保持法矢的连续性。梁的设计优化模型已更新为支持使用这一新功能。

此外,控制函数 特征现在还包含分段伯恩斯坦多项式 选项。对于这种控制类型,多项式之间的斜率保持连续,这对于增加设计自由度很有帮助,而不会引入通常与高阶多项式有关的高频噪声。

COMSOL Multiphysics 用户界面,显示了“模型开发器”,其中突出显示“自由形状边界”节点,并显示其对应的“设置”窗口;“图形”窗口中显示疲劳模型,其下方显示“目标探针表”。
新的“轮辋 - 疲劳评估应力优化”教学案例演示了关于最大应力近似的车轮形状优化,其中对整个车轮进行建模,并应用扇区对称来进行形状优化。此外,还在用于应力计算的扇区上使用较细化的网格,并使用 自由形状边界特征的设置来确保扇区间法矢的连续性。优化设计考虑了 6 种载荷工况,对最坏的情况进行优化,同时将刚度和质量约束到初始值。这是一种启发式的疲劳优化方法,因此在优化前后都要对疲劳属性进行评估。

对壳的特征频率使用基于梯度的优化

现在,用户可以对特征频率进行某些类型的基于梯度的优化,例如,可用于结构壳的形状优化。新版本已将现有的多项式边界 特征扩展为支持三维模式,并在形状优化 接口中添加了新的多项式壳 特征。您可以在新的壳的特征频率最大化教学案例中查看此功能的应用演示。

COMSOL Multiphysics 用户界面,显示了“模型开发器”,其中突出显示“优化”节点,并显示其对应的“设置”窗口;“图形”窗口中显示壳模型,其下方显示“目标探针表”。
“壳的特征频率最大化”教学案例演示如何使用新的 多项式壳特征将壳的最低特征频率最大化。

新的和更新的教学案例

COMSOL Multiphysics® 6.1 版本的“优化模块”引入了多个新增和更新的教学案例。

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