1.定义文件名

GUI：Utility Menu|File|Change Jobname

弹出对话框，在输入栏中输入“Topology Optimization Design of Bicycle Frame”，单击OK。

2.定义单元和材料常数

（1）定义单元

GUI：Main Menu|Preprocessor|Element Type|Add/Edit/Delete

弹出对话框，单击Add，在弹出对话框的右下角输入82，单击OK。

（2）定义材料常数

GUI：Main Menu|Preprocessor|Material Props|Material Models

弹出对话框，首先定义母材区1的材料常数，单击Structural|Liner|Elastic|Isotropic，又弹出一个输入材料属性的对话框，输入EX=2E11，PRXY=0.3，单击OK。

3.建立焊接接头的模型

（1）定义矩形

GUI：Main Menu|Preprocessor|Modeling|Create|Areas|Rectangle|By Dimensions

在弹出的对话框中输入X1=0，X2=1.2，Y1=0，Y2=0.6，单击Apply；继续输入X1=0，X2=0.03，Y1=0.57，Y2=0.6，单击Apply；继续输入X1=28^*0.03，X2=30^*0.03，Y1=0.57，Y2=0.6，单击Apply；继续输入X1=18^*0.03，X2=20^*0.03，Y1=0.57，Y2=0.6，单击Apply；继续输入X1=39^*0.03，X2=40^*0.03，Y1=0，Y2=0.03，单击OK。

（2）进行面相减

GUI：Main Menu|Preprocessor|Modeling|Operate|Booleans|Subtract|Areas

弹出拾取对话框，拾取大面A1，单击Apply，拾取小面A2，单击Apply；继续拾取大面，单击Apply，拾取小面A3，单击Apply；继续拾取大面，单击Apply，拾取小面A4，单击Apply；继续拾取大面，单击Apply，拾取小面A5，单击OK。

（3）定义矩形

GUI：Main Menu|Preprocessor|Modeling|Create|Areas|Rectangle|By Dimensions

在弹出的对话框中输入X1=0，X2=0.03，Y1=0.57，Y2=0.6，单击Apply；继续输入X1=28^*0.03，X2=30^*0.03，Y1=0.57，Y2=0.6，单击Apply；继续输入X1=18^*0.03，X2=20^*0.03，Y1=0.57，Y2=0.6，单击Apply；继续输入X1=39^*0.03，X2=40^*0.03，Y1=0，Y2=0.03，单击OK。

（4）粘结所有面

GUI：Main Menu|Preprocessor|Modeling|Operate|Booleans|Glue|Areas

弹出拾取对话框，单击PickAll。

4.网格划分

（1）打开网格划分工具面板

GUI：Main Menu|Preprocessor|Meshing|Mesh Tool

（2）划分需要优化区域

1）设置单元属性。选择网格划分工具面板的Element Attributes中的Set，在弹出的对话框中选择材料号为1，其他保持默认值，单击OK。

2）设置单元尺寸

选择网格划分工具面板的Size Controls中的Global的Set，在弹出的对话框的SIZE选项中输入0.003，单击OK。

3）单击网格划分工具面板中的Mesh按钮，弹出拾取对话框，拾取面A1，单击OK。

（3）划分需要非优化区域

1）设置单元属性。选择网格划分工具面板的Element Attributes中的Set，在弹出的对话框中选择材料号为2，其他保持默认值，单击OK。

2）单击网格划分工具面板中的Mesh按钮，弹出拾取对话框，拾取四个小面：A6，A7，A8和A9，单击OK。(www.daowen.com)

5.设置分析类型

GUI：Main Menu|Solution|Analysis Type|New Analysis

在弹出的对话框中选中Static，含义为进行静力学问题求解。

6.定义边界条件

（1）施加位移约束

GUI：Main Menu|Solution|Define Loads|Apply|Structural|Displacement|On Nodes

弹出拾取对话框，拾取模型的左上角节点，单击Apply，在弹出的对话框中选择All DOF，单击Apply；继续拾取右下角即安装前义和后轮的部位节点，单击Apply，在弹出的对话框中选择UY，单击OK。

（2）施加集中力

GUI：Main Menu|Solution|Define Loads|Apply|Structural|Force/Moment|On Nodes

弹出拾取对话框，拾取安装鞍座的部位节点，单击Apply，在弹出对话框中设置力的方向（Direction of force/mom）为FX，并输入其值15，单击Apply；继续拾取安装鞍座的部位节点，单击Apply，在弹出对话框中设置力的方向（Direction of force/mom）为FY，并输入其值-500，单击Apply；继续拾取安装脚蹬的部位节点，单击Apply，在弹出对话框中设置力的方向（Direction of force/mom）为FX，并输入其值-15，单击Apply；继续拾取安装脚蹬的部位节点，单击Apply，在弹出对话框中设置力的方向（Direction of force/mom）为FY，并输入其值-50，单击OK。

7.进入拓扑优化模块求解

（1）定义拓扑优化函数

GUI：Main Menu|Topological Opt|SetUp|Advanced Opt|Topo Function

弹出拓扑优化函数面板，选择单一工况（1LoadCase compl）单击OK，在弹出的对话框中选择函数名称（Function name）为TF，单击OK。

（2）定义目标函数

GUI：Main Menu|Topological Opt|Set Up|Advanced Opt|Topo Objective

在弹出的对话框中选择TF，单击OK。

（3）定义约束条件

GUI：Main Menu|Topological Opt|Set Up|Advanced Opt|TopoConstraint|By Percentage

弹出拓扑优化约束对话框，选择VOLUME，单击OK，输入体积减少百分比为70%，单击OK。

（4）开始拓扑优化运算

GUI：Main Menu|Topological Opt|Run

弹出拓扑优化面板，设置求解方法为Optimality，收敛容差（Convergence tolerance）为0.0001，迭代数量（Number of iterations）为35，单击OK。

（5）画位密度图

GUI：Main Menu|Topological Opt|Plot Densities

如图27-1所示。

（6）查看目标函数与迭代数目关系

GUI：Main Menu|Topological Opt|Graph History

在弹出的对话框中选择目标函数（Objective func），单击OK，如图27-2所示。

图27-1 车架拓扑优化的伪密度

图27-2 目标函数和迭代关系图