点阵优化

点阵优化使用优化后的点阵结构来填充设计空间。这实际上是一种传统的拓扑优化，实体单元在优化过程中会被替换为点阵结构的梁。

使用运行优化工具设置并运行点阵优化。



  • 点阵优化只对实体有效，而且设计空间必须与非设计空间分离。
  • 运行点阵优化时，您必须将优化目标设置为最大化刚度或最小化质量，所有优化约束则与拓扑优化相同。
  • 点阵优化的结果显示为分析结果，而不是优化结果。点阵结果作为备选出现在“模型浏览器”中，且可使用“文件”>“另存为”命令以 STL 格式将其导出。
图 1. 设计空间
图 2. 优化后的形状

运行点阵优化

运行点阵优化时，选择最小化质量作为优化目标，同时明确定义应力和位移约束，这可以确保对优化问题进行清楚的定义并给出定义明确的目标。如果将最大化刚度作为优化目标，则会使用应力约束，但不会要求施加位移约束。在此种情况下，较高的质量目标通常能够产生最佳的结果。

点阵结构与固体结构所占据的设计空间相同，但刚性更小且能承受更大的应力。因此，与传统拓扑优化中所设定的设计目标相比，执行点阵优化时需要设定更为保守的设计目标。与占据相同空间的固体结构相比，点阵结构中的位移和应力通常要大五至十倍。由于不能始终准确地预估退化情况，因此在获取所需的点阵优化结果前，可能需要在执行优化时逐渐强化约束。

点阵尺寸

运行点阵优化时，会根据“运行优化”窗口中的如下目标参数在设计空间中创建一个点阵结构。

  • 目标长度：点阵结构的梁目标长度。
  • 最小直径：所允许的点阵结构的梁最小直径。
  • 最大直径：所允许的点阵结构的梁最大直径。

目标长度对应父实体单元的边长。在定义点阵结构的梁的最小和最大直径时，应考虑到几何体的可操作性和预期制造流程的能力。如果长度直径比大于三，则会开始生成一个空心实体，而非真正的点阵结构。

完整和不完整的点阵结构

在定义点阵优化时，您可以选择是否将设计空间替换为完整或不完整的点阵结构，方法是使用运行优化窗口中的填充选项。

选择一个小于 100% 的百分比将会生成一个实体与点阵单元相混合的结构。一般情况下，使用该比例产生的结果不是很美观，要么参差不齐，要么不如人意。选择 100% 会将设计空间完全转换成一个经过优化的点阵结构。使用这一比例生成的结果直观且好看，设计和非设计区域之间的过渡也十分自然。

点阵属性

默认情况下，在“运行优化”窗口中指定的目标长度会变成模型中所有零件的目标单元尺寸。然而，点阵长度通常大于非设计空间零件的理想单元尺寸。要更改单元尺寸，请关闭“属性编辑器”中的自动计算单元尺寸。
图 3. “自动计算单元尺寸”打开时的点阵结果
图 4. “自动计算单元尺寸”关闭时的点阵结果

点阵直径结果类型

点阵优化运行成功结束时，会显示“分析浏览器”而非“形状浏览器”。

该结果类型所示为点阵结构的梁的直径。

平滑点阵

您可以创建点阵结构的梁之间的半径，以便使用“分析浏览器”中的显示选项来显示“平滑点阵”。

点击“显示/隐藏云图”图标旁边的 按钮并选择平滑点阵，以创建点阵结构的梁之间的半径。



图 5. 平滑点阵开启
图 6. 平滑点阵关闭