运用ANSYS Workbench优化设计

4 一个简单的优化实例 

对于很多新型产品设计在初始条件下，对于尺寸没有很多设计依据，为了达到一些技术要求不得不在对很多参数之间的关系进行详细分析和计算，而在AWE环境下，我们可以很轻松的把参数化的CAD模型导入到CAE环境下进行分析，从而由分析结果得到优化后的尺寸方案。下图是一个简单的水下空腔，空腔要求在水下压力5.4e+007 Pa至6.6e+007 Pa环境下工作，设计目标是为了使其达到质量较轻同时变形量较小，设计变量为图2所示4个尺寸参数。首先我们按照表1定义好CAD模型变量，并按初始大小在Pro/E下建模（见图3），然后再在AWE环境下点选所需的输入参数（图4）。划分网格、设置约束条件和求解结果后，到DesignXplorer/VT环境下设置连续的输入变量，按默认10%变化。

图2 水下空腔尺寸

图3 Pro/E下的CAD模型

图4 网格划分

图5 计算结果 

表1 参数定义

ID	名称	较小值	较大值	初始值	类型
P1	压力	5.4e+007 Pa	6.6e+007 Pa	6.e+007 Pa	Surface Load
P2	DS_L3	1.8 mm	2.2 mm	2 mm	Length
P3	DS_L1	115.5 mm	124.5 mm	120 mm	Length
P4	DS_L2	4.6406 mm	5.3594 mm	5 mm	Length
P5	DS_D	135 mm	165 mm	150 mm	Radius

图6 AWE下得到CAD模型参数

变量设置完毕，再运行Ansys Solusion后，可以开始定义设计目标，如下表所示：

表2 设计目标定义

参数	目标要求
零件质量	小于6.5kg
较大变形量	越小越好

较后根据计算结果比较得到较优方案为表3

表3 较优结果 

5 结论 

本文所举水下腔体设计只是一个AWE环境下优化设计的简单应用，还有很多优化功能没有体现出来，但可用看到CAD到CAE的无缝集成使优化设计成为可能，AWE环境随着新版本发布功能将日益完善，其应用面将越来越广。可用预见的是产品优化设计将会普及，并为制造企业带来丰厚效益。

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