使用Hyperworks Optistruct进行拓扑优化时的注意事项
1、可以通过DTPL或DSIZE卡片中可扩展选项 STRESS定义 Von Mises应力的约束。有很多关于该约束的限制：
（1）定义的应力约束受限于单一的Von Mises许可应力。当在结构中存在具有不同许可应力的材料时,肯定会出现异常拓扑现象。异常拓扑是指与应力约束的条件本质相关的问题,也就是,当单元消失时,单元的应力约束也就消失了。这将产生另外的问题,由于存在很多缩减的问题,基于梯度的优化程序不能在全局设计空间中找到解决方案。
（2）不允许对结构的局部区域进行应力约束,因为随着局部区域的消失,所有的应力约束都将移除,常会产生一个病态优化问题。所以,当应力约束施加于包括设计区域和非设计区的整个模型时才有效。在所有的DSIZE和DTPL卡片中,应力约束设置必须一致。
（3）嵌入的程序能够过滤掉载荷施加点和边界约束点处的人为应力集中。由于几何边界而产生的应力集中也将在一定程度上被过滤掉,因为通过局部形状优化能更有效地提高。
（4）由于在大量单元上施加了应力约束,在.out文件的保留约束表格中没有给出单元应力报告。用户可以在 HyperView或 HyperMesh中查看模型的应力状态迭代历程。
（5）应力约束不能施加到1D单元。
（6）当模型中有强迫位移时,不能使用应力约束。
2、MINDIM的推荐值最小是平均单元尺寸的3倍,最大为12倍,可以在这个范围内选择。当激活了模式组、拔模方向或挤压约束,强制MINDIM值为3倍的平均单元尺寸。如果用户设定的值小于该值,则由该值取代。在MINDIM大于12倍平均单元尺寸的情况下,不论是否定义加工约束,该值都将重置为等同12倍平均单元尺寸的值。
如果定义了MINDIM,但没定义加工约束,当PTYPE=PSHELL或PSOLID时,就算定义值小于推荐值,它也不会重置为推荐的下限值;当PTYPE=PCOMP时,即使加工约束,MINDIM也将重置。
3、MAXDIM值应该至少为MINDIM值的两倍,如果 MAXDIM的值小于平均单元边长的6倍,则 Optistruct将因错终止。
MAXDIM的约束在设计问题中引入了有效限制。所以,只有它作为一个必要的设计要求时,才需要。为了对比该附加约束的作用,应实施没有 MAXDIM的研究。
MAXDIM意味着应用与 MAXDIM值相同的MINGAP约束。因此,为了使MINGAP更有效,它需要比 MAXDIM更大。
在MAXDIM定义时,应该注意体积分数低于50%体积约束, MINGAP增加将导致体积进一步减小。
4、可联合拔模方向或挤压加工约束使用“MTYP"ALIGN"”,用于指出沿着拔模方向或挤压路径对齐网格。如下图所示，沿着拔模方向1而不是拔模方向2对齐mesh1。（关于Optistruct中拔模方向工艺约束的介绍可参考文章《Hyperworks OptiStruct结构拓扑优化的拔模方向工艺约束》。）
用户可联合加工约束(最小成员、最大成员、模式组及模式重复)使用“MTYP"ALIGN"”,而不是拔模方向及挤压,也可考虑为这些加工约束对齐Mesh1。
在这两种情况下,将使 OptiStruct使用更小的最小成员尺寸和最大成员尺寸。默认的最小成员尺寸是平均单元尺寸的3倍，在网格对齐情况下,默认尺寸可以是平均单元尺寸的2倍。如上图所示,Mesh2没有对齐。（关于Optistruct中最大、最小成员尺寸的介绍可参考文章《Hyperworks OptiStruct结构拓扑优化的最小成员尺寸和最大成员尺寸工艺约束》。）
5、只有对于单一薄板,冲压约束才有效,通过联合 STAMP和DTYP定义单向冲压。冲压厚度 TSTAMP推荐选择不小于3倍的平均单元尺寸。如果定义的TSTAMP值小于最小推荐值,则将重置TSTAMP为最小推荐值。
联合STAMP和NOHOLE有利于产生一个持续散布的壳结构。注意应关注厚度和目标体积的兼容性。
6、挤压约束不能联合拔模方向约束一起使用。
7、模式重复允许关联设计域中的相似区域,使得产生相似的拓扑分布。通过定义Master和Slave区城来实现。一个DTPL卡片应该只包含一个MASTER标记或SLAVE标记。在包含SLAVE标记的任何DTPL卡片中不能导出参数。对于Master和Slave区域,都需要定义由标记COORD描述的模式重复坐标系。为使用对称,坐标系可能是左手定则或右手定则的笛卡尔坐标系。坐标系可以通过下面列出的按照优先顺序排列的两种方法之一来定义。
（1）定义4个点,下面利用这些点来定义坐标系(它是为定义左手定则坐标系的位移方法)：
-从固定点指向第一点的向量定义为x轴。
-第二点位于x-y平面,表明了y轴正向。
-第三个点定义z轴正向。
（2）定义直角坐标系和个固定点。如果只定义了一个固定点,则假定使用全局坐标系。
-多个 Slaves可参照相同的 Master。
-可为Slave区域定义缩放系数,允许调整Master的布局。
8、模式组只适用于PCOMP、 PSHELL和 PSOLID组件。
9、由于历史原因,标记SYMM可取代标记 PATRN使用。
10、模式组现在有6个选项。（关于Optistruct中对称工艺约束的介绍可参考文章《Hyperworks OptiStruct结构拓扑优化的对称工艺约束》。）
（1）plane symmetry(TYP=1):该类模式组需要定义固定点和第一点。从固定点指向第一点形成的向量垂直于中间平面；
（2）planesymmetry(TYP=2):该类模式组需要定义固定点、第一点和第二点。从固定点指向第一点形成的向量垂直于第中间平面。第二点沿法向投影到第一中间平面。从固定点指向投影点形成的向量垂直于第二中间平面；
（3）planesymmetry(TYP=3):该类模式组需要定义固定点、第一点、第二点和第三点。从固定点指向第一点形成的向量垂直于第一中间平面。第二点沿法向投影到第一中间平面。从固定点指向投影点形成的向量垂直于第二中间平面。第三对称面过固定点,并垂直于已定义的第一和第二中间平面。
（4）Uniform(TYP=9):该类模式组不需要定义任何附加输入。
（5）Cyclic(TYP=10):该类模式组需要定义固定点,第一点和周期重复个数。从固定点指向第一点形成的向量定义对称轴。
（6）Cyclic withsymmetry(TYP=11):该类模式组需要定义固定点、第一点、第二点和周期重复个数。从固定点指向第一点形成的向量定义对称轴。固定点、第一点和第二点全部散布在中间平面上中间平面位于每个周期重复的中心。
参考文献
【1】欧贺国，方献军，洪清泉编著，RADIOSS理论基础与工程应用，北京：机械工业出版社，2013.3
