本文采用帮助文档拓扑优化设计的相应案例给大家介绍如何使用ABAQUS进行拓扑优化分析。视频教程参见B站UP（小明爱死磕）：ABAQUS优化案例——实体模型拓扑优化设计

如下图所示，在进行优化设计之前需先进行有限元分析以确定优化设计三个要素，然后创建优化任务并求解。

有限元分析

一、前处理

1.1 几何模型的构建

进入ABAQUS后，选择File->Import Model…导入模型，选择相应的inp文件。

1.2 材料参数的定义

1.2.1 材料本构

在property模块中创建材料，elastic中，杨氏模量为2.1e5，泊松比为0.3。

1.2.2 截面创建

通过Create Section创建截面类型为solid-homogeneous，选择对应材料，完成创建。

1.2.3 截面指派

通过Assign Section将创建好的截面指派给模型。

1.3 网格系统构建

1.3.1 网格划分

inp文件包含相应网格模型，跳过此步骤。

1.3.2 单元类型

单元类型保持默认。

1.3.3 装配

inp文件包含装配体模型，跳过此步骤。

二、求解

2.1 求解器的设定

在Step模块中通过Create Step创建Static,General分析步，分析步设置保持默认。

2.2 连接关系的构建

在interaction模块，通过create constraint创建coupling约束，通过set选择CONTROLPT作为控制点，通过set选择CONTR1_surf作为控制区域，耦合U1、U2、U3三个自由度；再次通过create constraint创建coupling约束，通过set选择CONTROLPT作为控制点，通过set选择CONTR2_surf作为控制区域，耦合U1、U2两个自由度。

2.3 边界条件的设定

2.3.1 位移边界条件

在Load模块中，通过Create Boundary Condition创建Displacement/Rotation约束，通过set选择SYMMETRY_PLANE，固定U3方向自由度；通过Create Boundary Condition创建Symmetry/Antisymmetry/Encastre约束，通过set选择PINNED_NODES，施加PINNED约束；通过Create Boundary Condition创建Symmetry/Antisymmetry/Encastre约束，通过set选择LEFT_FIXTURE，施加ENCASTRE约束。

2.3.2 载荷边界条件

在Load模块中，通过Create Load创建Concentrate force，通过set选择CONTROLPT，在CF1方向施加-70000N大小载荷，在CF2方向施加70000N大小载荷。

切换到Job模块，创建作业并提交求解。

三、后处理

3.1位移结果

3.2应力结果

优化设计

一、创建优化作业

在Optimization模块中，通过Create Optimization Task创建Topology optimization作业，选择DESIGN_ELEMENT作为设计区域，完成优化作业创建。

二、定义优化设计三要素

2.1 创建设计响应

单击Create Design Response，选择single-term，选择Strain energy，完成设计响应1的创建。

继续单击Create Design Response，选择single-term，选择Volume，完成设计响应2的创建。

2.2 创建目标函数

单击Create Objective Function，在name栏，选择D-response-1作为目标函数，完成目标函数创建，如图6所示。

2.3 创建约束条件

单击Create Constraint，选择D-response-1作为约束条件，在A fraction of the initial value后的文本框中，输入0.7，完成约束条件创建，如图7所示。

2.4 创建几何约束

单击Create Geometry restriction，选择Frozen area，通过set选择FROZEN_AREA作为约束区域，完成约束创建；

单击Create Geometry restriction，选择Demold control，通过set选择DESIGN_ELEMENTS，Vector设置为0,0,1，完成约束创建，如图8所示。

切换到Job模块，创建任务并求解。

三、后处理

优化后控制臂结果如图9所示