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    SOLIDWORKSSimulation2018引入了一种新的研究类型–拓扑研究,帮助设计人员和工程师能够开发出创新的最小质量的元件。在线性静态载荷和约束的条件下,拓扑研究将从有限元网格中“移除”元素,直到达到目标质量或最好的刚度和重量的尺寸比例为止。
        气体辅助铰链升降机构
        这种元素去除的迭代过程受限于研究限制,例如最大允许挠度和任何制造控制。让我们通过一个简单的例子来深入研究这个新的研究。该模型如下图所示,是一个简单的气体辅助铰链提升机构,其任务是在保持其刚度的同时,优化蓝色部分部件的设计,以减少其质量。
        设计优化过程的第一步是确定链接在铰链操作过程中的负载。目前所发布的拓扑研究的版本,只能应用于包含单个物体的零件,但是链接所经历的负载是由于装配运动所引起的。通过对装配体进行运动分析,可以计算出连杆连接点上的载荷,并将其转移到零件进行分析。蓝色链接上的载荷用下图中黄色箭头的大小和气撑上的最大载荷来表示。
        由运动分析所计算出来的应力
        在运行拓扑研究之前,对您的零件进行静态研究是一种很好的做法,以确保所应用的载荷不会导致违反线性静态假设的小挠度和低于零件屈服强度的应力。
        创建拓扑研究与静态研究没有什么不同;材料、载荷和约束都是一样的。不同的是两个新输入条件:目标和约束以及制造控制。
        拓扑研究的目标可以是最大限度地减少零件的质量或位移,或使其刚度(最佳刚度重量比)最大化。从最佳刚度重量比(最大刚度)选项开始,这是一个很好的做法。
        在拓扑研究期间,如果不希望超过该组件的最大位移,那么通过位移限制选项,该选项的可以最大限度的减少最大位移或最小化质量。所有三个目标总是最小化质量。降低目标重量的效果如下图所示。
        拓扑研究设置的最后一步是添加若干个制造控制。这是一个可选的步骤,不需要进行研究运行,但它使您能够同时控制结果形状,也可以考虑下游的制造方法。制造控制是保留区域,使您可以从拓扑过程中排除模型的指定区域,控制厚度,设置最小特征厚度以及模型的对称性,并定义作为铸造约束的去模拉方向。
        SOLIDWORKSSimulation包括一个负载案例管理器,这对于这个模拟非常理想。因为您可以确定最小的质量组件,它在整个铰链操作过程中满足所有的负载。
        对于那些可以使用3D打印机的人来说,拓扑研究的结果可以导出为平滑的网格。这种网格可以直接发送到3D打印机进行制造,但是进一步验证基于打印机材料的组件是必不可少的。
        但这并不是说拓扑研究没有用于传统的制造过程。拓扑研究的结果可以叠加到原始几何图形上,并作为指导,为传统的CAM解决方案创建挖去的部分和气孔。
        拓扑学、3D打印等新兴的解决方案正在改变对产品设计的期望值。随着SOLIDWORKS2018年的发布,用户可以利用这些新的制造技术和工艺流程,将创新产品推向市场。通过将拓扑研究与增材制造的结合使用,企业可以重新设计现有零件以减轻重量。提高零件的性能(最佳强度重量比),并通过将多个连接零件组合成一个零件来减少零件数量。

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