Пожалуй, продолжу публикации по ANSYS, но попроще, заумные объяснения про конечно-элементный анализ, видимо, не зашел.
Итак, никаких солидов, только штатные инструменты (причем, они зачастую удобнее), стандартная сетка без кучи методов и выбора формы элементов.
Займемся оптимизацией треугольной пластины. Открываем ANSYS и вытягиваем в рабочее поле модуль Static Structural.
5b509e7ec761b8f820d995d863b8ef4b.JPG
Материал автоматически определен — по умолчанию сталь, но при желании можно добавить любой другой.
9bf470b69d1a461fa161f1564da432f6.JPG

Дальше кликаем дважды по ячейке Geometry. Или выбираем из списка SpaceClaim.
50a727b159eae72aec481569c25346d7.JPG
Открывается встроенный в ANSYS CAD. Он довольно прост и рисовать в нем можно практически без эскизов и размеров на них.
36286e0cb16112d579bfeb4dedf9c879.JPG
Для установки родного русского языка надо всего-то зайти в настройки и поставить его.
d98cd730ec7bc0aa4281742caa448077.JPG44082cd6d25e85eb321870fdc1a0aff4.JPG
И все становится на родном великом и могучем. Правда после перезапуска у меня он слетает обратно на английский, но я уже привык к английскому, он тут везде.
fa87a22a56d8740e1d6df7db691bd703.JPG

Выбираем вид сверху.
9b9f91ac44f1f3f78a4b1d9d5a0da3da.JPG
И с помощью инструмента линия рисуем прямоугольный треугольник с катетами 30 и 20 мм.
30639c572e9fa8a720e0cd052998be73.JPGeb2b1e6014ae406ae54556f57015603b.JPG
Теперь нужно сделать скругления. Выбираем инструмент вытянуть, подводим к углу и тянем мышкой внутрь треугольника. Выставляем размер 2 мм.
40c4e502f44376caefe6b0fe7d3ad551.JPG
Поступаем аналогично с двумя другими углами.
79b91f3f83433283c7ccb98b880d1524.JPG
Теперь необходимо сделать отверстия. Входим в режим эскиза и рисуем окружности. Для того, что бы отверстия были концентричны со скруглениями тут имеются автоматические привязки. Достаточно подвести мышку к скруглению и появляется центр. Оттуда и рисуем окружность.
7b476b22b2cbe6b1202d43b771fc95a7.JPG
137ff2b4c326ff052a8a018afcb19f5e.JPG053a7b01d194199920b5e6fe97b09740.JPG
При рисовании окружности выставляем диаметр 2 мм. Аналогично рисуем 2 другие окружности.
3f447851d8e6d574807947908d2278f6.JPG
Теперь необходимо придать объем фигуре. Выбираем вытянуть, нажимаем в область вытягиваемой фигуры и выбираем линейку, чтобы ввести толщину пластины. Без линейки можно вытянуть пластину,но нужную толщину не задашь.
6ff77812f04ac465fcd885c07d236ed3.JPG
Вытягиваем на 2 мм.
42ba1e5aeef99e46185503d366f6589f.JPG
Помимо выдавленной детали у нас осталась поверхность с эскизом. Надо ее погасить.
13d9f0e6ec03cbc591785d850832102d.JPG
Деталь готова, можно смело нажать на крестик в спейсклайме. Все само сохранится во временных файлах. Возвращаемся в схему проекта. Напротив геометрии у нас появилась галочка. Значит с ней все ок.
ba077397f57c23614a9c444aaa2cc703.JPG
Дважды кликаем на Model, откроется ANSYS Mechanical. Да, тут интерфейс сугубо английский, никакого русского.
857c81e10970ee3d3ff64bf1d194474d.JPG
Для расчета необходимо построить сетку, о которой я писал в предыдущих постах про ANSYS ( тут, тут и тут). Суть в том, что определение напряжений возможно при понимании какие напряжения возникают в стержнях сетки. И чем их будет больше, тем точнее можно определить напряжения в детали. Выбираем Mesh и жмем Generated mesh.
04855b1ede0f8cc1aeba87eddf95590a.JPG
Получившаяся сетка из разряда «Ну такое…».
850e6dfff273f0c837e812cfaf1ea54e.JPG
Для улучшения ее выбираем Sizing, а там как на картинке ниже.
ed507758a2411111a1fee7a30cef6aaf.JPGda90d52629f5b770e33e5dc0b99af9bc.JPG
Proximity используется для измельчения сетки в тонких местах, а Curvature для измельчения вокруг окружностей и кривых, что бы отверстия не были квадратными, а форма приближалась к окружности. Для улучшения параметров сетки выбираем наилучшее качество. Для сравнения методов есть такая картинка.
d1022c205dffdf562d242935a40c4a93.JPG
Получившаяся сетка стала куда лучше. Нам ее хватит.
7722a2f2e63f0fd41514be09c8f3d211.JPG
Теперь необходимо приложить нагрузку. Закреплять будем 2 отверстия, причем дадим возможность детали вращаться вокруг оси отверстий, а к третьему отверстию будет приложена сила через «установленный» подшипник в отверстии. Cylindrical support применим к 2 отверстиям и нажмем apply.
0eaf5192c6f9959babbbd3edb20b5b87.JPG
9e3e53bd45da14c691c9efa821e761df.JPG
Для задания возможности поворота вокруг оси необходимо освободить поддержку в тангенциальном направлении.
88fba618ff92428d733c2b1c2527e016.JPG
Теперь приложим усилие к третьему отверстию с помощью Bearing load.
b6fa1d0e0086b0ed8064a1e49552df1c.JPG
Силу будем прикладывать не по вектору, а по компонентам вдоль каждой оси.
17d34be34ad1daecc4d9a66f5646cda4.JPG
Как критерий оценки напряжений в детали будем использовать напряжения по Мизесу. В ветке solution выбирем его.
dfaf0902b47bbb661a1d7aa0a9810155.JPG
Теперь жмем Solve и смотрим на результат.
057b66343836501a03f28493686d4f61.JPGb7f144dd431f093fa89a058a1d5a9481.JPG
Собственно, все синее — металл, в котором нет никаких напряжений. И его можно безболезненно удалить. Этим мы и займемся. Закрываем Mechanical крестиком справа сверху и возвращаемся к схеме проекта. Видим модуль Topology Optimization и перетаскиваем его в ячейку Solution как показано на картинке.
2c6645bef8f13f620bceb7a984de2f45.JPG
Связи сами появятся и получится вот такая связка модулей.
07ee18dbec8fecde84d194bb06066bb1.JPG
Теперь дважды кликаем по ячейке Setup во втором модуле. Откроется Mechanical, только теперь в нем будет доступна еще одна ветка в древе расчетов.
a2b93a680dae252b260818c969642774.JPG
В analysis settings указаны настройки критериев обрезки детали, приближенность к геометрии исходной детали.
70384d5749776828ee87086148ab5fc0.JPG
В Optimization region указывается место или деталь в сборке к которой необходимо применить оптимизацию.
9cb448019023454fa2585dfea358a484.JPG
В ветке Objective  — детали, к которым применяется оптимизация и методы.
35944cad5237dcbd992036d28c0b3f5a.JPG

В response constraint указывается сколько нужно оставить при обрезке детали. Критерии есть разные, масса, объем, напряжения и т.д. Мы хотим оставить 60% массы. Указываем это в соответствующей клетке.
d9ad01fa8d04d76a76afa3cb500bd02e.JPG

В ветке Solution выставляем экспорт топологии в STL. Она нам понадобится до корректировки формы, что бы исключить некоторые уродства обусловленные качеством сетки. Ведь удаление материала происходит в ячейках, в которых наиболее низкие напряжения.
88760ae2075b51a064d774e98607700b.JPG
Теперь смело жмем Solve.
f7bd9350018494cd44b9e38b38c1c6f1.JPG
И видим то, чего нам понаотрезал ANSYS.
ff763794fe7df74ec79bbd2e0250e565.JPG
Собственно, если сделать сетку получше, то можно получить более точную форму.
ef086717b1db2d314040bc790e5c0e16.JPG52c57b2ba07eca99a01636187ce67ce6.JPG5de164684d589e861a21871ed6567883.JPG

Далее будем исправлять нашу деталь до приемлемого состояния. Закрываем Mechanical. И в схеме проекта жмем на ячейке Result — Transfer to Design Validation System.
5e5906c25953dc3b0d4f5a9bfebda407.JPG
Появится новый модуль Static Structural. Ячейка Result требует обновления, поэтому жмем Update на ней.
c0f32a0a914129d73dc58b2c895967d7.JPG
А потом обновляем связанную с ней ячейку Geometry.
ab9f7a0eb2c0d176f222331ea7d5620b.JPG
Теперь дважды кликаем по ячейке Geometry и в SpaceClaim увидим 2 детали: исходную и экспортированную STL. Снимаем галочку с исходной детали.
PREVIEW
Можно, конечно, преобразовать STL в солид за 1 клик мышки, но мы же не ищем легких путей. Преобразовать можно так.
008d758c797837c9b71a609eb41dcb74.JPG
Мы переходим в режим эскиза, выбираем грань на поверхности нашей STL.
bfcbc3ec9f1fc7cae5155ee54084458b.JPG
И выделяем область вокруг детали, просто из угла в угол. Выделятся все грани на плоскости.
41384ae9185904d8c4921b5f75ffb556.JPG
Теперь жмем Copy и Past.
7275d0c9eee2941799bb3aa0c6b71fc6.JPG
Теперь у нас есть эскиз и деталь можно погасить.
57b728e1e77092ca9ff0ef8dd4967183.JPG10c500c71d2f37b2bfdc00d218e36c9c.JPG
Все эти неровности немного напрягают, поэтому неплохо бы их причесать. Для этого сначала проаппроксимируем кривые.
5889c6989a90694159ee1cb21663efa6.JPG
Не забывая поставить галочку.
39fb702033f2c33200680a472b35df2d.JPG
45c0e688ad11b27bbd9ac47b5e483b3d.JPG

После этого исправления сделаем внешнюю границу отверстий круглой. Рисуем окружности и отрезаем лишнее.

0d7a03893d3dc0a4435dc509cb757750.JPGedfa46eeddbc907a17250ff4a41ba426.JPG1a7122682a535e6cd093619e08106d37.JPGa0627c45d2aca2f9ca80139ec308419d.JPG0b13ea6ed5e2d19a526689f9690880e8.JPG1092e36651c3e6b065681cbd80947335.JPG
Теперь поправим прямые участки. Удаляем лишнее.
3a2659a8baa74b682062debefb7716cc.JPG
И рисуем прямые линии.
e65a23fbf42bcb94c1fdf882dcb3d208.JPG
Добавляем скруглений по вкусу.
8a71a5877654ba076556d678ccfecfc1.JPG
И вытягиваем на 2 мм.
e1d2d4e6e500ae20ee8829b47e5b6f14.JPG
И неплохо бы объединить грани.
cc2c573bffc56e093cc759d126be4e48.JPG
Объединяем и получаем вполне приличную детальку.
5b989cc58980a5532880d8636c0de5ba.JPG
Осталось проверить ее на воздействие нагрузки. Скрываем для физики все ненужное.
5d27dbe811c76ccec6f54b9a4715c471.JPG0bcb6cfb24760ad53c0506f7719fcee3.JPG
Выходим из спейсклайма. И кликаем дважды на ячейку Model. Жмем Yes на вопрос «Хотите ли перечитать данные?»
b02d7a6fc8d169d024127120230aa4cb.JPG
Теперь в Mechanical обновляем грани, т.е. указываем граничные условия и к каким граням они прикладываются. При перерисовке грани потерялись и нужно это исправить. Они помечены знаком вопроса.
36026adf10b50f2d7295b562943aed07.JPG
После привязки нагрузок к граням жмем Solve  и смотрим результат. Максимальные напряжения остались те же, а масса уменьшилась на 40%.
d29ae844592a37b857804afdf9b0ba5d.JPG
Если все устраивает, то смело закрываем Mechanical и возвращаемся в CAD, жмем Save as и выбираем наиболее приятный нам формат.
02b33550b3c87e6bcc49e1cfe4c6d1df.JPG
А дальше, можно хоть чертежи делать, хоть в CAM запихивать или на печать отдавать.
Данный модуль задумывался для расчеты под печать металлов и пластиков в порошке (SLS/SLM),т.к. они ведут себя после спекания как изотропный материал и их легко можно посчитать. Думаю, что проведя немного опытов, можно подогнать свои цифры и под SLA и FDM.

P.S. Считалось и делалось гораздо быстрее, чем писал статью.
Подробнее…

ANSYS и оптимизация формы детали