如何选择合适的结构优化方法

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。在本文中，我们将研究一些仿真驱动设计技术和重要的是如何以及何时在产品开发过程中应用它们。

地形优化

地形优化帮助制造商设计和优化任何薄壁部分。像鼓皮肤一样，这些薄板结构可以很容易地激发，导致不良噪音，振动甚至在某些条件下损坏。

为了改善振动特性，局部形状的修改，如增加钢珠的刚度。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。地形优化使设计师能够确定可以和不可以添加珠子的空间，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际设计。

软件优化的珠状图案通常会显著优于传统布局，在不增加质量或制造复杂性的情况下，最大化刚度、频率响应或其他性能目标。

拓扑优化

想象一下，一个简单的梁只需要承载一个载荷。工程师通常可以根据经验提出可行的解决方案。但是，当他们面对一个复杂的部件，包装在一个狭小的空间，需要承载多个负载时，他们可能需要一个帮手。

而不是验证现有设计，拓扑优化利用物理学来提高人类的创造力，通过提出可以很容易演变成成品的形式。它支持快速的设计探索和改进的开发生产力，同时标记部分合并的机会。

工程师可以在设计的开始阶段应用制造限制，包括材料，挤出，对称性，绘制方向，腔避免和欠手角度。它们可以定义结构可以且不能的位置，并应用该部件在使用中将看到的预期负载。拓扑优化从这里入手，生成最优的、可制造的结构，以最小质量或最大刚度满足性能目标。

尺寸，形状和自由形优化

拓扑和地形优化提供了伟大的概念，但即使是最有前途的新设计也需要微调。这就是尺寸、形状和自由形状优化的切入点。

尺寸优化广泛用于找到关键产品特性的最佳解决方案，如横截面厚度，材料选择和其他零件参数。

当设计人员在初始概念分析期间看到高应力集中时，它们将转向塑造和自由形优化，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 - 改变部分以更均匀地分配压力。

自由形式优化提供了更大的灵活性，允许设计师标记目标区域的压力减少。然后，软件会为零件的那个区域创建一个新的、改进的几何形状。但这种更大的模拟自由是有代价的;自由形状优化将不会保留小的设计特征，如圆角。因此，理解设计的详细几何约束是非常重要的，这样才能放心地选择使用哪个工具进行微调。

自由尺寸优化

自由尺寸优化是这些方法中最专业的一种，常用于优化由拼焊板冲压而成的机械结构和零件。然而，它可能是在复杂的设计中使用最广泛的层压复合材料成分。

自由尺寸优化可以帮助工程师找到最优的厚度、最优的层合材料形状和最优的堆垛顺序。工程师可以设定制造约束条件——比如纤维取向的数量、每个取向的最大厚度和层压板的总厚度——然后迅速生成一个理想的概念设计。

自由尺寸优化使用超层的概念来定义满足零件性能要求的每个纤维取向的厚度连续分布。然后，工程师可以使用层束大小优化来微调设计。每个束代表相同方向和形状的多个层，同时考虑详细的行为约束，包括层的失效。最后，层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。

要了解如何应用模拟驱动设计进行结构分析和优化，请访问//www.s-emart.com/structures-bob电竞官方applications/．