Solidworks 2023三维设计及应用教程 课件 第7章 机械零件结构设计

欢迎学习计算机三维辅助设计结构强度分析结构强度分析是零件安全工作的保护神。7.1Simulation快速入门7.2Simulation应用实例7.3优化设计7.4耦合场分析7.1Simulation快速入门7.1.1引例-单向拉伸分析7.1.2有限元分析基础7.1.3有限元的建模策略目的要求目的：通过简单实例了解有限元分析相关术语，归纳总结通用分析步骤。重点:有限元分析的三步曲。

难点:有限元分析的特点及相关术语。7.1.1引例-单向拉伸分析问题分析（1）画模型（2）定类型（3）选材料（4）分网格（5）添约束（6）加载荷（7）求结果（8）显动画（9）下结论（1）画模型（2）定类型【solidworks插件】>SolidWorksSimulation【Simulation】>【新算例】>【静应力分析】>【确定】（3）选材料

右单击【零件】>【应用/编辑材料】>选【普通碳钢】（4）分网格

右单击【网格】>【生成网格】>【确定】接受默认网格（5）添约束

右单击【夹具】>【固定几何体】>选圆柱底面，【确定】（6）加载荷

右单击【外部载荷】>【力】>选顶面，5000N，【反向】>【确定】（7）求结果

单击【运行】（8）显动画

右单击【应力】>【动画】（9）下结论计算精度分析-可信度最大应力102.6MPaS=F/A=500/(3.14*4*4)=99.5MPa零件强度校核-可靠度小于屈服极限235MPa，不会屈服。演示视频单向拉伸分析演示过程总结

由以上引例可归纳出通用有限元软件分析三步曲为:前处理：画模型，定类型，设属性，分网格。求解：添约束，加载荷，查错误，求结果。后处理：列结果，绘图形，显动画，下结论。小结通过一个简单标准试件模型：介绍了Simulation的界面总结了有限元分析的主要步骤进行了理论值与有限元解的比较作业要求

课后熟悉SolidworksSimulation操作界面和命令，练习单向拉伸有限元分析，理解有限元分析三步曲。机电工程学院商跃进欢迎学习计算机三维辅助设计结构强度分析结构强度分析是零件安全工作的保护神。7.1Simulation快速入门7.2Simulation应用实例7.3优化设计7.4耦合场分析7.1Simulation快速入门7.1.1引例-单向拉伸分析7.1.2有限元分析基础7.1.3有限元建模策略学习目标了解有限元的三步曲了解有限元的基本思想和术语掌握Simulation的基本界面和基本操作了解Simulation的主要功能7.1.2有限元分析基础1.有限元定义与基本思想2.有限元常用术语3.通用有限元软件分析三步曲4.Simulation界面5.Simulation分析类型6.Simulation网格控制7.Simulation结果后处理1.有限元定义与基本思想2.基本思想

化整为零，积零为整（数值积分→盖大楼。具有方法论的意义）。

即：将连续的结构离散成有限个单元和节点，将连续体看作是只在节点处相连接的一组单元的集合体；同时选定场函数的节点值作为基本未知量，并在每一单元中假设一近似插值函数以表示单元中场函数的分布规律；进而利用力学中的某些变分原理去建立用以求解节点未知量的有限元法方程，从而将一个连续域中的无限自由度问题化为离散域中的有限自由度问题。求解结束后，利用解得的节点值和设定的插值函数确定单元上以至整个集合体上的场函数。1.何谓有限元法求解数理方程的一种数值计算方法，解决工程实际问题的一种数值计算工具。2.有限元常用术语单元：结构的网格划分中的每一个小的块体称为一个单元。常见的单元类型有线段单元、三角形单元、四边形单元、四面体单元和六面体单元几种。由于单元是组成有限元模型的基础，因此，单元的类型对于有限元分析是至关重要的。节点：确定单元形状的点就叫节点。例如线段单元只有两个节点，三角形单元有三个或者六个节点，四边形单元最少有四个节点等。载荷：工程结构所受到的外在施加的力称为载荷。包括集中载荷和分布载荷等。在不同的学科中，载荷的含义也不尽相同。在电磁场分析中，载荷是指结构所受的电场和磁场作用。在温度场分析中，所受的载荷则是指温度本身。约束：边界条件就是指结构边界上所受到的外加支撑（已知位移）。3.通用有限元软件分析三步曲

从使用有限元程序的角度讲，有限单元法分析又可分成三大步:前处理：画模型，定类型，设属性，分网格。求解：添约束，加载荷，查错误，求结果。后处理：列结果，绘图形，显动画，下结论。4.Simulation界面设计树工具栏启动钮图形区5.Simulation分析类型SolidWorksSimulation可以完成“常规模拟、设计洞察、高级模拟”三部分功能。其中主要专题为：Static(静态)：计算压力、拉力和变形；Frequency(频率)：计算共振频率；Thermal(热力)：计算温度和热流动。6.Simulation网格控制网格大小它是按包围一个单元的球体（实体单元）或圆（壳单元）的直径来定义的。公差表示了网格特征单元的尺寸范围，如单元大小为0.225in，公差设定为0.011，则所有单元的尺寸均在0.214~0.236in范围内。自动过渡对细小特征、孔和圆角自动应用网格控制。在对具有许多细小特征和细节的大模型网格化之前消除选择自动过渡，可以避免不必要地生成大量单元。局部细化在高应力的地方应用网格控制。比率：定义连续过渡单元层间单元大小的比率比率=1.2比率=1.1整体单元9mm局部单元0.5mm7.Simulation结果后处理编辑定义：图表定义、图表选项、图解设定。截面剪裁ISO剪裁探测结果8.Simulation视频演示Simulation基本操作演示小结简要分析了有限元分析的三步曲介绍了有限元的基本思想及术语介绍了Simulation的界面介绍了Simulation的网格控制等基本操作作业以单向拉伸为例练习以下内容：网格控制编辑定义：图表定义、图表选项、图解设定。截面剪裁ISO剪裁（看等值线）探测结果（看路径图）机电工程学院商跃进欢迎学习计算机三维辅助设计结构强度分析结构强度分析是零件安全工作的保护神。7.1Simulation快速入门7.2Simulation应用实例7.3优化设计7.4耦合场分析7.1Simulation快速入门7.1.1引例-单向拉伸分析7.1.2有限元分析基础7.1.3有限元建模策略7.1.4装配体有限元分析学习目标了解有限元分析的原则掌握有限元工程应用的策略7.1.3有限元的建模策略1.有限元分析原则与策略2.有限元的建模策略范例3.有限元工程分析过程示例1.有限元分析原则与策略

常用策略如下：（1）网格疏密得当：一般采用“网格疏密得当，先粗后细”多次试算。（2）删除次要细节：忽略应力不大部位的小孔、倒角/圆角、退刀槽、键槽等一般“先压缩所有细节进行初步分析，然后解压缩应力较大部位的细节再进行分析”。（3）对称性的利用：只取对称结构的一部分分析（如1/2结构）。（4）模拟实际边界条件：如果模型边界条件与实际工况相差较大，计算结果就会出现较大的误差，所以建模时应尽量使边界条件值与实际值相一致。1倒角2小孔3圆弧过渡4退刀槽“保证计算精度的前提下尽量降低计算规模”。2.建模策略范例——带孔板分析（1）精细网格（2）疏密得当（3）忽略细节（4）利用对称

一个620mm×380mm×20mm的带孔矩形板，其中孔的直径为200mm，一端固定，另一段承受360kN的均布载荷，计算其最大应力。（约220MPa）（1）精细网格查看网格信息的方法是在Simulation设计树中右键单击“网格”，选择“细节”。（2）疏密得当查看网格信息的方法是在Simulation设计树中右键单击“网格”，选择“细节”。（3）忽略细节（4）利用对称（5）

建模策略总结

一个620mm×380mm×20mm的带孔矩形板，其中孔的直径为200mm，一端固定，另一段承受360kN的均布载荷，计算其最大应力。（约220MPa）3.零件有限元工程应用示例-工作台分析问题定义（分析图中承载支架B载载荷C作用下的应力和变形）模型简化（A物体变用约束、B物体变压力；忽略外圆角，利用对称性）几何建模（绘草图，建特征、制零件）施加边界条件（添约束、加载荷）网格划分（选材料、设单元、分网格）结果查看应力分布位移分布网格建模小结有限元建模策略：疏密得当，忽略细节，利用对称零件工程应用步骤：（1）问题定义，（2）几何建模，（3）网格建模，（4）结果查看作业如何控制网格密度？如何判断结果的精度？如何进行模型简化？完成带孔板建模策略对比分析。完成工作台强度分析.机电工程学院商跃进欢迎学习计算机三维辅助设计结构强度分析结构强度分析是零件安全工作的保护神。7.1Simulation快速入门7.2Simulation应用实例7.3优化设计7.4耦合场分析7.1Simulation快速入门7.1.1引例-单向拉伸分析7.1.2有限元分析基础7.1.3有限元建模策略7.1.4装配体有限元分析学习目标掌握装配体有限元分析的技巧7.1.4装配体有限元分析进行装配体分析时，必须设置零件之间的连接关系，即要考虑各零部件之间是如何接触的。车轮与钢轨之间、啮合的齿轮是典型的接触问题。1.装配分析的实质和面临的问题2.接触类型及实例（1）装配分析的实质和面临的问题装配体仿真的本质：就是设置零件与零件之间的接触问题。

装配体仿真所面临的问题：（1）模型的简化。这一步包含的问题最多。实际的装配体少的有十几个零件，多的有上百个零件。（2）零件之间的联接。装配体的一个主要特征，就是零件多，而在零件之间发生了关系，使用接触来建模，应该使用哪一种接触形式呢？（3）材料属性的考虑。在一个复杂的装配体中所有的零件，其材料属性多种多样。（4）有限元网格的划分。对于装配体中的每个零件，该如何划分网格？（2）接触类型及实例1）T型焊接-接合2）轮轨接触-无穿透3）轮轴压装-冷缩1）T型焊接-接合2）轮轨接触-无穿透3）轮轴压装-冷缩冷缩配合轴194.2mm孔194mm小结装配工程应用步骤：（1）问题定义（2）几何建模（3）装配设定（4）网格建模（5）结果查看作业完成接触设定分析欢迎学习计算机三维辅助设计结构强度分析结构强度分析是零件安全工作的保护神。7.1快速入门7.2应用实践7.3优化设计7.4多场协调7.2应用实践7.2.1弯扭组合阶梯轴强度校核7.2.2圆柱螺旋压缩弹簧设计7.2.3直齿圆柱齿轮强度设计7.2.4动车组车体碰撞分析学习目标进行轴静强度分析：掌握加载区域分割，轴承约束、扭矩添加进行疲劳强度分析：掌握疲劳分析原理、恒幅和变幅载荷寿命预测。进行轴的模态分析：掌握材料、约束和载荷复制/粘贴，频率、振型分析7.2.1阶梯轴强度校核一高速轴扭矩T=7000N.m，圆周力Ft=5000N，径向力Fr=1840N，轴向力Fa=700N，试对该轴进行静强度、刚度、疲劳强度和模态分析。1.轴的静强度和刚度校核（1）分割加载区域（2）局部网格细化（3）施加轴承约束（4）施加工作载荷（5）静强度校核（6）弯曲刚度校核静强度校核：避免瞬时过载，塑性变形刚度校核：避免刚度不足，变形过大（1）分割加载区域（2）局部网格细化（3）施加轴承约束（4）施加工作载荷（5）静强度校核可见最大应力为246.2MPa，该值小于45钢的屈服极限（280MPa），轴不会发生塑性变形。（6）弯曲刚度校核可见最大弯曲变形为0.2779mm，该值小于轴的挠度许用值（[f]=0.5mm），轴弯曲刚度合格。2.轴的疲劳强度分析（1）疲劳分析基础（2）S-N曲线添加（3）恒幅疲劳事件（4）变幅疲劳事件轴通常所受的载荷是变化的，因此以疲劳强度分析为主。应力比率r=最小应力/最大应力对称循环r=-1，脉动循环r=0（1）疲劳载荷类型恒幅载荷变幅载荷（2）设定S-N曲线在已知应力比R下的疲劳损伤极限Se及S—N曲线的斜率K，可根据S-N曲线确定应力Smax情况下达到疲劳损坏的次数Ni。（3）恒幅疲劳分析可见，轴最短寿命为19.55万次。1)选定恒幅疲劳2）设置载荷属性3）添加恒幅事件4）分析预测结果（4）变幅疲劳分析可见，最短寿命是610.1个谱块。1)选定变幅疲劳2）设置载荷属性3）添加恒幅事件4）分析预测结果3.轴的模态分析

轴是弹性体，旋转时由于轴和轴上零件的材料不均匀、制造有误差或对中不良等，就要产生以离心力为表征的周期性的干扰力，从而引起轴的弯曲振动。如果这种强迫振动的频率与轴的弯曲自振频率相重合时，就出现了弯曲共振现象。因此，有必要对轴进行模态分析。寻求结构振动特性（固有频率和主振型）以便更好地利用或减小振动。（1）复制材料（2）复制约束（3）一阶振型（4）固有频率（1）复制材料（2）复制约束（3）一阶振型如图，模式1的频率为1185.1Hz。（4）固有频率小结简要分析加载区域、轴承约束、扭矩的添加方法介绍了材料、约束等复制/粘贴方法介绍了疲劳寿命预测的步骤和原理：选类型、设属性、添事件、看结果介绍了模态分析的原理和步骤作业上机练习轴类零件的静强度、疲劳强度和模态分析。机电工程学院商跃进欢迎学习计算机三维辅助设计结构强度分析结构强度分析是零件安全工作的保护神。7.1快速入门7.2应用实践7.3优化设计7.4多场协调7.2应用实践7.2.1弯扭组合阶梯轴强度校核7.2.2圆柱螺旋压缩弹簧设计7.2.3直齿圆柱齿轮强度设计7.2.4动车组车体碰撞分析学习目标进行弹簧刚度分析：掌握强迫位移施加，列举约束反力和刚度确定方法。进行弹簧强度分析：掌握复制算例、最大载荷施加方法、应力选取方法，强度评价原则。进行弹簧稳定性分析：掌握屈曲分析过程、屈曲载荷确定方法。7.2.2圆柱螺旋压缩弹簧设计

已知某弹簧簧丝直径d=41mm、弹簧中径D=220mm、工作圈数n=2.9圈、自由高H0=256mm，承受的最大载荷Pmax=43kN。设计刚度[Kv]=925N/mm，许用应力[τ]=750MPa。

试对其刚度、强度和稳定性进行校核。1.刚度分析

基本思想：根据弹簧刚度的定义，得弹簧刚度CAE分析的基本思想：弹簧一端固定，另外一端施加单位位移，所得固定端支反力即为弹簧刚度。（1）下支撑圈固定

可见约束反力为931N，即弹簧刚度为931N/mm。与设计刚度925N/mm接近，弹簧刚度合格。（2）上支撑圈单位位移（3）查看约束反力2.强度分析

基本思想：弹簧一端固定，另外一端施加最大挠度（fmax=Pmax/Kv=43000/931=46.2mm），所得应力即为弹簧最大应力。（1）下支撑圈固定可见vonMises应力为921MPa，则当量剪应力为921MPa/2=460.5MPa，小于材料的许用应力（750MPa），弹簧强度合格。（2）上支撑圈最大挠度（3）查看最大应力3.稳定性分析

基本思想：弹簧一端固定，另外一端施加单位位移，进行屈曲分析确定位移屈曲因子乘以弹簧刚度即为临界载荷。（1）下支撑圈固定（3）查看临界挠度（2）上支撑圈单位位移临界载荷Pc=99.904×1.0×931/1000=93.1kN>Pmax=43kN，弹簧的稳定性合格。小结介绍了弹簧刚度计算步骤和原理：加单位位移，看约束反力介绍了弹簧强度设计步骤和原理：加最大挠度，看最大应力介绍了弹簧屈曲载荷的确定方法：加单位位移，看临界挠度作业上机练习动车组轴箱弹簧的刚度、强度及稳定性分析。机电工程学院商跃进欢迎学习计算机三维辅助设计结构强度分析结构强度分析是零件安全工作的保护神。7.1快速入门7.2应用实践7.3优化设计7.4多场协调7.2应用实践7.2.1弯扭组合阶梯轴强度校核7.2.2圆柱螺旋压缩弹簧设计7.2.3直齿圆柱齿轮强度设计7.2.4动车组车体碰撞分析学习目标进行齿轮弯曲强度分析：掌握模型简化方法，无穿透接触施加方法。进行齿轮接触强度分析：掌握接触压力等获取方法。进行过盈配合分析：掌握过盈量的设定方法，冷缩配合的使用方法。7.2.3直齿圆柱齿轮强度设计

1.弯曲强度分析：为了保证在预定寿命内不发生轮齿断裂失效，应进行齿根弯曲强度计算。2.接触强度分析：为了保证在预定寿命内齿轮不发生点蚀失效，应进行齿面接触强度计算。3.过盈配合分析：齿轮与轴的连接方式采用圆柱面过盈配合时要进行装配应力和传递扭矩的计算。1.啮合强度分析

为了保证在预定寿命内不发生轮齿断裂失效和点蚀失效，应进行齿根弯曲强度和接触强度计算。（1）齿轮啮合模型建立（2）齿轮啮合关系设定（3）齿轮边界条件施加（4）齿轮弯曲强度评定（5）齿轮接触强度评定（1）齿轮啮合模型建立

（2）齿轮啮合关系设定

（3）齿轮边界条件施加

（4）齿轮弯曲强度评定

（5）齿轮接触强度评定

误差为6.9％。3.过盈配合分析

齿轮与轴的连接方式采用圆柱面过盈配合时要进行装配应力和传递扭矩的计算。（1）过盈配合建模（2）装配关系设定（3）过盈配合分析（1）过盈配合建模过盈配合φ60H7/r6，过盈量=0.00516~0.04696mm（2）装配关系设定（3）过盈配合分析观察径向应力观察接触压力小结介绍了齿轮啮合分析方法介绍了无穿透接触使用方法介绍了冷缩配合使用方法作业上机练习齿轮啮合强度分析和轮轴过硬配合强度分析。机电工程学院商跃进欢迎学习计算机三维辅助设计结构强度分析结构强度分析是零件安全工作的保护神。7.1快速入门7.2应用实践7.3优化设计7.4多场协调7.2应用实践7.2.1弯扭组合阶梯轴强度校核7.2.2圆柱螺旋压缩弹簧设计7.2.3直齿圆柱齿轮强度设计7.2.4动车组车体碰撞分析学习目标进行车体碰撞分析：掌握跌落分析的步骤和应用方法。7.2.4动车组车体碰撞分析

以100m/s（相当于360km/h）的速度沿轴向运动的铝圆柱杆，碰撞固定边界，模拟动车组车体碰撞刚性墙。计算杆件的反应的时间函数，并求出杆件最小长度。杆件采用铝合金制作，满足具有硬化同向性的vonMises塑性模型。1.前处理2.求解3.后处理1.前处理（1）定类型（2）选材料（3）画网格2.求解（1）设参数（2）定选项（3）做分析3.后处理（1）看分布绘制端面位移变化曲线（3）绘曲线（2）显动画小结介绍了跌落分析用于碰撞仿真的过程：塑性材料设定、碰撞参数设定、求解选项设置作业上机练习碰撞仿真欢迎学习计算机三维辅助设计结构强度分析结构强度分析是零件安全工作的保护神。7.1快速入门7.2应用实践7.3优化设计7.4多场耦合7.3优化设计7.3.1优化快速入门7.3.2带孔板轻量化7.3.3托

架轻量化“用最小的代价获得最大收益”。学习目标掌握优化设计思想理解优化设计三要素的确定方法掌握优化设计五步曲7.3.1快速入门优化设计术语2.优化设计过程（1）数学模型：设计变量:r和h目标函数：MaxV＝πR2H约束条件：S＝2πRH＋2πR2≤10000（2）设计思想“用最小的代价获得最大收益”。（3）优化三要素设计变量：即自变量。约束条件：用来体现优化的边界条件。目标函数：最终的优化目的。引例选择杯子底面半径r和高度h，在表面积S不大于10000的条件下，使得容积V最大。1.优化设计术语2.优化设计步骤（1）开优化（2）选变量（3）添约束（4）定目标（5）做优化优化设计五步曲：（1）开优化开优化：右单击【运动算例1】>【生成新设计算例】（2）选变量选变量：右单击特征树中的【注解】>【显示特征尺寸】；【变量】>【添加参数】>选择直径和高度，区间均为[40,60],步长取5.（3）添约束添约束：【约束】>【添加传感器】>【类型：测量】>【选圆柱外表面】>【创建传感器】，设测量2<10000mm2.（4）定目标定目标：【目标】>【添加传感器】>【类型：质量特性】>【属性：体积】，并设为体积1为最大化。（5）做优化【运行】，执行优化设计看结果：h=d=45mm小结优化设计思想：“用最小的代价获得最大收益”优化设计三要素：设计变量、约束条件、目标函数优化设计五步曲：（1）开优化，（2）选变量，（3）添约束，（4）定目标，

（5）做优化作业上机练习茶杯优化设计机电工程学院商跃进欢迎学习计算机三维辅助设计结构强度分析结构强度分析是零件安全工作的保护神。7.1快速入门7.2应用实践7.3优化设计7.4多场耦合7.3优化设计7.3.1优化快速入门7.3.2带孔板轻量化7.3.3托

架轻量化“用最小的代价获得最大收益”。学习目标掌握带孔板轻量化设计建模方法掌握优化设计五步曲7.3.2带孔板轻量化（1）问题描述（2）数学模型（3）应力计算（4）优化设计1.问题描述一个620mm×380mm×20mm的带孔矩形板，其中孔的直径为200mm，一端固定，另一段承受360kN的均布载荷，设计板宽，使最大应力小于200MPa时重量最轻。2.数学模型数学模型：设计变量:b目标函数：Minm＝f1(b)约束条件：S＝f2(b)≤200一个620mm×380mm×20mm的带孔矩形板，其中孔的直径为200mm，一端固定，另一段承受360kN的均布载荷，设计板宽，使最大应力小于200MPa时重量最轻。3.应力计算1.打开零件：（带孔板轻量化-模型.SLDPRT）2.启动Simulation工具3.新建静应力算例“应力计算”4.赋材料：碳钢板5.添约束：固定左面6.加载荷：右面拉力360000N7.做仿真：运行分析4.优化设计1.新建优化设计：右单击【运动算例1】>【生成新设计算例】2.选变量：【添加设计变量】>名称为B>单击模型宽度尺寸380>380~450，步长103.添约束：【添加约束】>Simulaton数据，应力，Mpa>小于，2004.定目标：【添加目标】>质量属性，质量5.做优化：【运行】6.提精度：B=395~400，步长取1mm小结轻量化设计思想：应力小于许用应力的条件下，重量最小。轻量化设计步骤：先算约束、后做优化。作业上机练习带孔板轻量化设计机电工程学院商跃进欢迎学习计算机三维辅助设计结构强度分析结构强度分析是零件安全工作的保护神。7.1快速入门7.2应用实践7.3优化设计7.4多场耦合7.3优化设计7.3.1优化快速入门7.3.2带孔板轻量化7.3.3托

架轻量化“用最小的代价获得最大收益”。学习目标完成托架多种约束条件下的轻量化设计掌握优化设计五步曲7.3.3托

架轻量化1.问题描述2.优化建模3.约束条件求解4.定义设计变量5.设定三要素6.观察优化结果1.问题描述

悬臂托架按如图方式进行支撑和施加载荷(面载荷为5MPa)。根据功能要求，托架的外部尺寸不能变化。中心切除大小由D11、D12和D13控制。这些尺寸可以在一定范围内变化。

通过以下条件减小悬臂托架的体积：vonMises应力不得超过特定值；大位移不得超过特定值；固有频率应在260Hz到400Hz范围内，以避免与安装机械引起共振。2.优化建模数学模型：设计变量:D11、D12和D13目标函数：Minm＝f1(b)约束条件：S≤300MPaw≤0.21mm260Hz≤f≤400Hz3.约束条件求解4.定义设计变量5.设定三要素6.观察优化结果小结轻量化设计思想：应力小于许用应力，固有频率大于许用频率的条件下，重量最小。轻量化设计步骤：先算约束、后做优化。作业上机练习托架轻量化设计欢迎学习计算机三维辅助设计结构强度分析结构强度分析是零件安全工作的保护神。7.1快速入门7.2应用实践7.3优化设计7.4多场耦合7.3优化设计7.3.1优化快速入门7.3.2带孔板轻量化7.3.3托

架轻量化7.3.4角撑板拓扑优化学习目标了解优化设计的类型角撑板拓扑设计掌握拓扑优化设计的步骤7.3.4角撑板拓扑优化设计1.问题描述2.优化建模3.约束条件求解4.定义设计变量5.设定三要素6.观察优化结果1.问题描述

如所示角撑板，左侧两个圆孔的内表面施加固定约束，另一个圆孔的内表面施加力：Fx=15N，Fy=5N。

在将其质量减少45%的基础上找到板的”最佳强度重量比”时的结构方案。2.开拓扑打开<资源文件：7结构分析\>中的“三角板拓扑优化.sldprt”模型，单击Simulation工具条中的“算例”，如图7-51所示，选择设计洞察中的“拓扑”，然后单击“确定”按钮3.加边界施加约束：两个孔的圆柱面“固定铰链”。施加载荷：右侧孔的圆柱面加载荷，Fx=15N，Fy=5N。4.设目标设置拓扑优化目标和约束

在拓扑算例树中，右键单击目标和约束，然后单击“最佳强度重量比（默认）”。在约束1下选“减少质量（百分比）”，将约束值设置为45(%)5.做优化单击Simulation工具条中的“运行”，通过多次迭代实现的拓扑优化。6.导结果

计算光顺网格：右键单击“结果”，“定义新的材料质量图解”，单击“计算光顺网格”。导出光顺网格：在设计树中右键单击“材料质量1（-材料质量）”，然后单击“导出光顺网格”，在“将网格保存至”中选择“新零件文件”，设零件名称为“拓扑优化结果”。在“高级导出”中选中“实体”，单击。小结拓扑优化设计思想：通过改变结构外侧的材料和内部的开孔数目确定结构的最佳拓扑结构。轻量化设计步骤：开拓扑、加边界、设目标、做优化、导结果作业上机练习角撑板拓扑优化设计欢迎学习计算机三维辅助设计结构强度分析结构强度分析是零件安全工作的保护神。7.1快速入门7.2应用实践7.3优化设计7.4多场耦合7.4耦合场分析7.4.1压气机动力强度协同分析7.4.2踏面制动车轮热机耦合分析7.4.3动车组车体流固耦合分析一个场的响应是另一个场的激励!学习目标掌握运动分析步骤。掌握运动载荷施加方法。7.4.1压气机动力强度协同分析1.动力仿真2.