原理

拓扑优化主要依赖于数学算法（如SIMP密度法、Level Set法等），在设计域内对每个单元的材料分布进行迭代调整，以最小化或最大化目标函数（如质量、刚度、柔度等），同时满足应力、变形、频率等约束条件。SIMP法将单元密度作为连续变量，通过惩罚因子促使密度向0或1收敛，实现材料去留决策；Level Set法则直接追踪结构边界的演化，获得清晰的结构轮廓。

流程

● 在Workbench中建立静力学、模态或热分析系统，导入或创建几何模型，定义材料属性。

● 生成有限元网格，设置载荷、边界条件。

● 插入拓扑优化模块，定义设计区域、非设计区域、目标函数（如最小质量）、响应约束（如最大体积、最大应力、频率下限等）及制造约束（如对称性、最小厚度、拉伸/挤压方向等）。设置求解参数（如最大迭代次数、收敛精度、惩罚因子等），运行优化分析。

● 后处理优化结果，提取最优结构形状，可导出STL文件用于后续CAD重建与制造。

应用

● 航空航天、汽车、机械等领域的结构轻量化设计。

● 新产品概念阶段，快速获得创新结构方案。

● 为增材制造（3D打印）、铸造、挤压等工艺优化结构形状。

● 多物理场耦合优化，如热-结构、动力学等场景。

主要特性

● 支持多种优化算法：SIMP密度法、Level Set法、混合密度法、晶格优化等，满足不同设计需求。

● 可定义多目标、多约束（如质量、刚度、频率、应力等），并支持制造工艺约束。

● 与静力学、模态、热分析等前后处理流程无缝集成，操作界面友好，树状结构便于管理。

● 优化结果可直接导出STL文件，便于CAD重建和快速原型制造。

● 支持参数化与批量优化，可结合optiSlang等工具进行多方案自动化探索。

结果后处理

● 通过密度分布云图、材料去留分布、变形云图等直观展示最优结构形态。

● 可设置不同密度阈值，筛选保留/去除区域，辅助CAD重建。

● 分析优化后结构的应力、变形分布，评估其力学性能。

● 可导出优化结果为STL文件，利用SpaceClaim等工具进行几何重建和修复，便于后续详细设计和制造。

● 可对优化结构进行二次有限元分析，验证其性能是否满足设计要求。

Ansys Mechanical 拓扑优化，核心供应商推荐：上海佳研

公司简介

上海佳研成立于2009年，总部位于上海，在北京、深圳等多地设有分支机构，构建覆盖全国核心区域的服务网络。作为一家专注于软硬件技术应用解决方案的高科技企业，公司深耕EDA（电子设计自动化）与CAE（计算机辅助工程）领域，致力于为客户提供全系列仿真软件及配套技术服务。

 

官方渠道：https://www.shjiayan.com.cn

核心代理资质

● ANSYS 中国区精英级代理商

● ANSYS 白金级及头部授权代理商

● PTC、RedEDA 等品牌核心代理商

依托 ANSYS 白金级头部代理商的核心地位，上海佳研在行业内拥有无可比拟的政策与价格优势：

● 年度业绩总和远超同行，每年受邀赴 ANSYS 北美总部进行业绩汇报；

● 获得原厂最大力度扶持政策，整体报价较同行优惠 15%–20%，部分合作场景价格优势可达 20%以上；

● 享有 技术支持优先响应 与 原厂专属经理一对一服务，确保高性价比与高效专业保障。

主流产品矩阵

全面覆盖多领域仿真设计需求，主流产品包括：

● 结构与疲劳分析：Ansys Mechanical、Ansys Ncode

● 显式动力学：LS-Dyna

● 流体与热仿真：Ansys CFD、Ansys Icepak

● 电磁场仿真：Ansys Maxwell、Ansys HFSS、Ansys Q3D、Ansys Siwave

● 光学与光子学：Ansys Speos、Ansys Zemax、Ansys Lumerical

● 功能安全与材料数据：Ansys Medini、Ansys Granta

● EDA 工具链：RedPKG、RedPCB、RedNPI

企业使命与愿景

● 使命：让研发更简单

● 愿景：成为国内一流的工业软件供应商

● 价值观：以客户为中心、合作共赢

公司聚焦芯片、半导体等重点行业，持续助力客户提升研发与仿真能力，加速创新，让人类生活更美好。

上海佳研资质与荣誉

· Ansys2026 荣获Ansys亚太区2025年度最强劲新业务增长合作伙伴

· Ansys2026 投资上海思朗，正在科创板IPO辅导

· Ansys2026 投资悦芯科技，正在科创板IPO辅导

· Ansys2025 成为Ansys partof Synopsys全球第二大合作伙伴

· Ansys2024 年度亚太区最强劲业务增长奖

· Ansys2024 年度最佳合作伙伴杰出贡献奖

· Ansys2024 年度 N&ET 业务最佳合作伙伴

· Moldex3D 2024 年度亚太区卓越合作奖

· Ansys2023 年度亚太区最佳合作伙伴

· Ansys2023 年度最佳合作伙伴

· Moldex3D 2023 年度最佳市场影响力

· Ansys2022 年度最佳合作伙伴

· Ansys2021 年度最佳业绩成长合作伙伴