平时做结构拓扑优化,我们的优化对象大多都是各类实体零部件。
比如车身一体化压铸铝铸件、变速器壳体、发动机缸体这类工业零件,普遍存在结构特征多、造型复杂、孔洞多、曲面不规则的特点,想要精准划分优化区域,操作起来并不省心。
常规的拓扑优化流程大家都很熟悉:先通过整体拓扑优化找出结构关键传力路径,全局的设计空间划分相对简单,依靠 DesignSpace 功能就能快速生成规整的六面体网格,完成基础优化设置。
但真正的难点在于局部优化空间的定义。
做局部拓扑优化时,零件周边的结构特征基本都是固化保留的,无法改动,只能针对中间局部区域做轻量化、结构优化。这种受限场景下,想要精准、快速定义局部设计空间,就不能用常规的全局网格划分方法了。


这里分享两种实操中最常用、效率最高的局部设计空间定义方法,适配各类复杂实体零件拓扑优化场景,可按需灵活选用。
这是最稳妥、适配性最强的传统方法,几乎适配所有复杂结构。


操作逻辑很简单:先对需要优化的局部区域进行整体填充,将零件周边、中间空缺区域全部补全,让整个优化区域形成完整封闭的共节点模型。
模型封闭完成后,直接对内部优化区域划分四面体网格,将这部分网格单独设置为拓扑优化设计空间,其余原有结构保留固化,即可完成局部优化的基础设置。

第二种是高效快捷的进阶方法,依托 HyperMesh 自带的晶格 DesignSpace 功能,无需手动繁琐填充建模,适合快速迭代优化场景。
操作核心:提前将零件的开放区域封闭处理,直接调用晶格功能,在目标局部区域快速生成全新的晶格单元,作为拓扑优化的设计空间。

为了提升计算效率,这部分新增的晶格单元可以适当调大尺寸,无需精细化网格。生成完成后,通过 RBE3 单元 与周边非设计区域网格建立连接,实现整体力的传递。

如果是批量建模、多次迭代优化,还可以通过二次开发代码,设定固定容差范围,自动完成晶格单元与非优化区域的匹配连接,大幅节省重复操作时间,通过自带的RBE3功能也可以实现。
两种方法都可以完美实现复杂实体零件的局部拓扑优化设计空间定义,没有绝对的优劣之分。填充四面体网格法、HyperMesh晶格DesignSpace法,大家可以根据自身项目需求灵活选择。