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摘 要：本文选用ANSYS软件,对该公司1.5MW风电机组齿轮箱的行星架进行参数化建模和拓扑优化设计,并得到其密度云图，为进一步改进结构奠定了基础。
关键词：ANSYS APDL 行星架 拓扑优化
Topological optimization on the planetary frame ofwind turbine generator systems based on apdl
SUN Li
Abstract: Using ANSYS, this paper firstly create parameterized finite element model of the planetary frame in wind turbine generator systems. And based on this model ,it puts up topological optimization. Then，the density contour can be attained. It establishes foundation for more improve on structure.
Keyword: ANSYS; APDL;the planetary frame; topological optimization
1 结构优化设计
结构优化设计是在满足机械性能（包括强度、刚度、稳定性等）的前提下，尽量减少材料，降低成本，简化工艺，一般以结构的重量最小为目标，实现结构的最优化设计。20世纪60年代初，出现了现代化的结构优化设计理论和方法，它是以利用电子计算机为基础的。实践表明，将优化方法应用于机械设计，不仅可以大大地缩短设计周期，显著地提高设计质量，而且还可以解决传统设计方法无法解决的复杂设计问题[1]。
设计方案的任何方面都是可以优化的，主要有尺寸、形状、支撑位置、制造费用、自然频率、材料特性等。在有限元分析软件ANSYS所有参数化的选项都可以做优化设计。根据优化问题的初始设计条件，目前ANSYS软件为结构优化技术提供了三大优化模块:Design Opt、Topological Opt、Radiation Opt，如图1所示。
2 拓扑优化
拓扑优化是在给定的设计域内，通过优化设计方法得到满足约束条件又使目标函数最优（通常是体积最小）的结构布局和形状。Topological Opt和Design Opt相比，初始约束条件少，不需要指定设计变量、状态变量，设计者只需要提出设计域而不需要知道具体的结构拓扑形态。优化参数：自动将材料分布当作优化参数。目标函数：是在满足给定的实际约束条件下（如体积减小等）需要极大或极小化的参数。
理论基础可以描述为：用带有孔洞的微结构构造设计区域，微结构的尺寸固定的，因而由微结构组成的设计区域是固定不变的。微结构的孔洞大小作为设计变量。在优化过程中，孔洞变大直至充满整个微结构，则该微结构消失，完全成为空洞;如果孔洞变小，直至消失，则该微结构成为实体。一般情况下，设计区域由多孔介质构成。由于在优化过程中产生了空洞，使得结构的拓扑可以发生变更，便可能产生结构的最优拓扑[2]。
