来源于：工程仿真

通常结构优化按照设计变量的类型划分为三个层次：结构尺寸优化、形状优化和拓扑优化，分别如图1所示。

图1 不同优化的区别

在采用拓扑优化后，相较于传统的结构设计与基于结构分析的结构设计，产品开发周期大大缩短，见图2所示。

图2 结构设计方法的产品开发周期

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Workbench中的结构优化

Workbench中有关于尺寸优化的模块，如图3所示，其中Direct Optimization为直接优化，而Response Surface Optimization为线进行响应面分析，然后基于此进行优化。

图3 参数优化模块

Workbench中的拓扑优化，一个是Shape Optimization，一个是Topology Optimization，其中前者不需要借助结构分析即可进行计算，而后者在结构分析完成之后进行优化。在Workbench中的拓扑优化算法采用优化准则法和序列凸规划法。

02

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针对赵州桥外形的拓扑优化

针对赵州桥的外形进行拓扑优化，分别使用Shape Optimization和Topology Optimization模块进行。

首先，建立模型，如图4所示，并划分网格，如图5所示。

图4 优化前模型

图5 网格模型

1、Shape Optimization通过施加约束和载荷后，如图6所示，并设置目标减重比例，修改显式选项（不修改的话，将不显示去除项），如图7所示。

图6 Shape Optimization约束

图7 Shape Finder的设置

优化后的结果如图8所示

图8 Shape Optimization优化结果

2、Topology Optimization

建立图9所示的模型关系，并设置重量保留比例为30%。优化后的结果如图10所示。

图9 Topology Optimization搭建流程

图10 Topology Optimization优化结果

将仿真优化后的图8和图10与赵州桥图11对比，可以发现赵州桥的结构符合拓扑优化的结果，在此，必须赞叹我国古人的智慧。