MeshWorks在铸件拓扑优化中的应用

    随着资源和环境的压力，已经使汽车轻量化的重要性上升到一个空前的高度，尤其是新能源车，结合目前热门的一体化压铸技术，会有很多铸造的部件，设计上存在大量复杂的实体肋筋，如何优化肋筋的分布和减少肋筋数量，从而实现轻量化也是目前很多客户关心的问题。

    对于铸件，通常使用拓扑优化的方法优化肋筋及加强特征的布局，从而降低产品重量。利用MeshWorks可以直接基于网格快捷删除各种特征及肋筋，快速创建拓扑优化所用的设计空间，优化求解后，根据结果快速创建实体肋筋。

拓扑优化的流程如下：

1.  快速删除存在的肋筋和特征

    使用“Feature Removal”功能面板删除设计空间内已经存在的筋和特征，删除后的表面不会出现单元的各种棱角，表面是光滑的，为创建设计空间打下基础。

二. 快速生成设计空间

    使用“Design Space Filling”功能面板，只需要用1D单元圈选需要生成设计空间的区域，即可一键生成设计空间，生成的区域用四面体单元填充；

三. 拓扑优化求解

    在MeshWorks中定义外部荷载、边界条件、约束条件以及材料属性等输入信息，由拓扑优化求解器如Tosca、Optistruct等优化内部结构，通常采用单元的“单元密度Density”作为设计变量。该单元密度同结构的材料参数有关，优化求解后单元密度为1（或接近1）表示该单元位置处的材料很重要，需要保留；单元密度为0（或接近0）表示该单元处的材料不重要，可以去除，从而达到材料的高效利用，实现轻量化设计。

拓扑优化结果

四，快速创建实体肋筋

    根据以上拓扑优化的密度结果，创建新的实体肋筋，使用MeshWorks的“Tet rib creation”功能面板，直接在网格上创建新的筋条，不需要重新修改几何；并且创建筋的截面形状可以自由的修改；

总结：

    MeshWorks不但可以和参数优化软件比如Isight，hyperstudy等联合进行多学科参数优化，而且在拓扑优化中也有着非常重要的应用。1. 快速删除特征；2. 快速创建设计空间；3. 快速创建肋筋。所有操作完全基于网格端，让CAE工程师们可以独立完成优化方案，省去了重新修改几何，再画网格的繁琐流程，明显提升了工作效率。