一个月的足球盛宴结束，先恭喜下法国队夺得冠军。当看到颁奖仪式上，几十名身强体壮的球员站在领奖台上狂欢，作为一名CAE工程师第一反应竟然是领奖台的应力分布状态怎么样？领奖台怎么设计才能既节省材料又结实？能否利用拓扑优化技术设计出轻便且力学性能优异的领奖台？

大多数球迷朋友可能对拓扑优化的概念都比较陌生，用通俗的解释就是在给定的设计区域内，寻找出最合理的结构方案。以领奖台优化为例，首先根据场地尺寸限制，先绘制出领奖台的设计区域，即拓扑优化空间。领奖台所有支撑件的设计都在该空间范围内，结构形式及构建尺寸在优化前都是未知的。

使用传统的拓扑优化软件一般都很繁琐，但通过Simright的Toptimizer产品来对领奖台进行拓扑优化就非常方便了。Toptimizer是一款云端拓扑优化软件，可以帮助设计师和工程师通过Web浏览器在线进行拓扑优化分析。该软件操作简单、计算响应迅速，同时提供人性化的导航式菜单栏，方便用户快速掌握，没有拓扑优化经验的用户也可以快速掌握，快速地完成结构拓扑优化。

为了让优化结果更符合实际情况，需要考虑领奖台的受力情况和固定方式。领奖台需要固定在地面，台面上均匀站立球员。因此模拟边界条件及载荷时，约束领奖台下表面自由度，在球员站立的台面施加均布载荷。

拓扑优化的三要素为：设计变量；设计约束；目标函数。设计变量即参与优化的区域，本次优化区域为整个领奖台。以优化后结构质量与最初设计空间质量的比值作为设计约束，来控制优化的轻量化的效果。优化的目的是在轻量化的基础上，提升领奖台的力学性能，因此目标函数即为最大化领奖台结构刚度。

优化后的结果以材料分布的密度体现，红色区域代表主要承力区域，是设计时需要保留的部分。蓝色区域是对于承载贡献弱的部分，该部分材料可以去除，去除之后保留部分即为领奖台的传力路径。优化后的结果可作为设计时的参考，根据优化结果中结构的形式和粗细来决定设计中支撑件的布置位置及尺寸。

经过拓扑优化的领奖台，不仅节省了大量材料，同时保证了在轻量化效果的基础上实现领奖台刚度最大化，优化后重量仅为实心结构的25%，位移值为5.17e-7mm。在节能减排的倡导下，拓扑优化技术在工程中的应用也越来越广泛，在现有制造工艺及材料改进困难的情况下，带来了通过结构设计层面达到轻量化及功能要求的可能性。