1综述
  
  运用Abaqus、Tosca、Fe-safe联合仿真,实现产品的疲劳优化。Abaqus进行有限元计算,结果ODB文件导入到Fe-safe中进行疲劳分析,疲劳分析的损伤值作为Tosca形状优化的优化目标,Tosca对表面节点进行扰动,更新后的inp文件导入给Abaqus,如此循环实现疲劳优化。
  

  
  图1疲劳优化流程
  
  2模型准备
  
  2.1ABAQUS模型
  
  有限元分析中采用线性分析,有2个LOADCASE,载荷分别为150MPa、70MPa(如图2)。由于TOSCA中不支持*Part、*Instance、*Assemble等关键字,输出inp文件时需进行设置,Model>Editattribute>Model>Donotusepartsandassembliesininputfile,如图3所示。
  

  
  图2载荷
  

  
  图3输出设置
  
  导出inp后,写批处理命令运行inp文件。
  
  callabaqusjob=holeplate_damcpus=4int
  
  2.2FE-SAFE模型
  
  FE-SAFE中疲劳分析设置过程如下图,导入FEA模型、设置分析集合材料、设置载荷工况,然后进行疲劳分析计算。
  

  
  图4FE-SAFE疲劳分析设置过程
  
  疲劳计算完成后,在.\jobs\job_01\fe-results文件下生成holeplate_damResults.odb,last_run.stlx等文件。last_run.stlx文件是FE-SAFE计算的脚本文件,通过批处理命令可以直接运行。-p设置工作路径,j=refresh重新读结果文件,b输入文件,o输出文件名,-w不立即退出dos窗口,方便查看信息。具体设置参考帮助文档Userguide23.1节。
  
fe-safe_cl-pC:\Users\zw\Desktop\tosca_fe-safej=refreshb=./last_run.stlxo=fatigueResult.odb–w
  
  注意stlx文件中输入输出文件的路径,*.ldf(载荷定义文件)采用绝对路径,*odb采用相对路径,否则Tosca在优化过程中会提示找不到*.ldf文件。
  

  
  图5路径设置
  
  2.3TOSCA模型
  
  TOSCA中设置如下,选择2.2中写好的*.stlx文件,将Damage作为响应,优化时设置FE-SAFE为求解器。
  

  
  图5TOSCA设置过程
  
  FE-SAFE疲劳分析可以采用脚本(Batchfile)宏(Macrofile)两种方式,TOSCA中需要进行相应的配置。配置文件tosca.cfg在路径.\Tosca\2017\win_b64\SMATsoResources\config中,该文件是PYTHON写的,若选择脚本形式(*.stlx),只需要在#defaultfe-safecommandlineusingmacrolife下一行前加入#即可。
  

  
  图6Tosca.cfg文件修改
  
  TOSCA批处理命令如下,若不能运行,则需要在windows环境变量中添加path路径。
  
  tosca-jC:\Users\zw\Desktop\tosca_fe-safe\fatigueOpti-solverabaqus-lifefesafe
  
  3结果分析
  
  TOSCA优化结果如下图,优化前最大损伤值为1.9e-5(5.26e4次),优化后最大损伤值为1.13e-5(8.85e4次)。
  

  
  图7优化前后寿命对比
  
  损伤值D随迭代次数的变化如图8所示。
  

  
  图8损伤值D
  
  源文件连接:https://pan.baidu.com/s/1q7U533Flo_qpvOtjTdjAMg提取码:ib4u
  
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