ISIGHT工程优化案例分析
iSIGHT集成Matlab优化实例
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Step 2.2.3 第三步：设置目标函数，fence的面积Area最大。 1. 单击objectives;2. 在Area前打钩；3. directions下面单击选择maximize；
4.Apply。
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Step 2.2.4 第四步：选择优化算法。 1。单击general;2. 单击optimization technique右侧的下拉箭头， 选择NLPQL； 3. 每个算法下面有些参数可以设置，这里默认就OK了。 4.至此，optimization设置完成，OK返回。
Step 2.1 连接Optimization。具体做法：在driver标签里 面，把Optimization 图标拖到task1上面，松开！
Step 2.2 双击
，设置Optimization ，这下分4步：
Step 2.2.1 第一步：设置优化变量：fence的长Length，宽Width。
1. 单击variables;2. 在变量前打钩；3. 设置每个变量的初始值及取值范围 [lower bound, upper bound] ；4.Apply。
后记
1. 同一个问题，选择不同的算法，得到的结果可能不一样。 So，要做深入研究，必须弄清楚各个算法。
2. 计算程序很核心，要在程序里面把问题描述清楚。但越简单越好， 不容易出错。
3. 刚刚学习，请大家多多指教！
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弹出如下窗口，开始优化。进度显示在1位置。
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Step 3.2 1.单击history ，进行优化现场直播。 2. 出现经典的黑白格子旗，恭喜你，优化完成了。
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从表中看出，最后一次迭代，Length=100,Width=100时， 满足Perimeter=400的约束条件下，Area达到最大为10000。
isight参数优化理论和实例详解
前言●Isight 5.5简介笔者自2000年开始接触并采用Isight软件开展多学科设计优化工作，经过12年的发展，我们欣喜地看到优化技术已经深深扎根到众多行业，帮助越来越多的中国企业提高产品性能和品质、降低成本和能耗，取得了可观的经济效益和社会效益。
作为工程优化技术的优秀代表，Isight 5.5软件由法国Dassault/Simulia公司出品，能够帮助设计人员、仿真人员完成从简单的零部件参数分析到复杂系统多学科设计优化（MDO, Multi-Disciplinary Design Optimization）工作。
Isight将四大数学算法（试验设计、近似建模、探索优化和质量设计）融为有机整体，能够让计算机自动化、智能化地驱动数字样机的设计过程，更快、更好、更省地实现产品设计。
毫无疑问，以Isight为代表的优化技术必将为中国经济从“中国制造”到“中国创造”的转型做出应有的贡献！●本书指南Isight功能强大，内容丰富。
本书力求通过循序渐进，图文并茂的方式使读者能以最快的速度理解和掌握基本概念和操作方法，同时提高工程应用的实践水平。
全书共分十五章，第1章至第7章为入门篇，介绍Isight的界面、集成、试验设计、数值和全局优化算法；第8章至第13章为提高篇，全面介绍近似建模、组合优化策略、多目标优化、蒙特卡洛模拟、田口稳健设计和6Sigma品质设计方法DFSS（Design For 6Sigma）的相关知识。
本书约定在本书中，【AA】表示菜单、按钮、文本框、对话框。
如果没有特殊说明，则“单击”都表示用鼠标左键单击，“双击”表示用鼠标左键双击。
在本书中，有许多“提示”和“试一试”，用于强调重点和给予读者练习的机会，用户最好详细阅读并亲身实践。
本书内容循序渐进，图文并茂，实用性强。
适合于企业和院校从事产品设计、仿真分析和优化的读者使用。
在本书出版过程中，得到了Isight发明人唐兆成（Siu Tong）博士、Dassault/Simulia （中国）公司负责人白锐、陈明伟先生的大力支持，工程师张伟、李保国、崔杏圆、杨浩强、周培筠、侯英华、庞宝强、胡月圆、邹波等参与撰写，李鸽、杨新龙也为本书提供了宝贵的建议和意见，在此向所有关心和支持本书出版的人士表示感谢。
isight工程机械实例
Msc Nastran
z 有限元求解
Isight
z 集成工作流程 z 设计变量敏度分析 z 多方案寻优
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优化问题设置
Variables 设计变量
z 4个隔板位置
{ mid1~mid4 { 允许值：-60~60
多目标权衡 iSIGHT/EDM
优化流程如下：
z 试验设计（DOE）调用真实CAE模型仿真，获得一系列离散方案的结果 z 利用已有的结果作为样本点构造出近似模型 z 在近似模型上采用多目标算法进行寻优，而不需要真实的CAE模型 z 采用多目标权衡工具（EDM）对多目标的结果进行权衡处理
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大纲
利用EDM(工程数据挖掘工具)生成直观的多目标变量间关系，方便 工程师根据自己的要求进行选择。下图分别为采用NCGA和NSGA两 种算法得到的最大应变与质量之间的关系，其中蓝色点为Pareto前 沿上的点，工程师就可以根据工程需要选择合适的蓝色点（方案）。
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最优方案与初始方案的隔板位置比较
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具体模块介绍__计算质量
再次采用simcode组件集成hypermesh程序，利用hypermesh 读入bdf文件，统计出质量等参数
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解决方案__优化流程探讨
根据CAE分析耗时长的特点，利用isight丰富的算法库可以实现一下 流程：
CAE模型 DOE实验设计
近似建模
多目标算法 NCGA/NSGA2
z 本案例针对单节臂结构（见下图），采用有限元仿真手段，考查结构尺寸和隔板 位置变化对应力\应变，总质量等参数的影响，采用isight作为集成优化平台，完 成该结构的性能改进，即综合优化应力\位移、总质量等性能指标
ISIGHT工程优化案例分析
iSIGHT工程优化实例分前言随着设备向大型化、高速化等方向的发展，我们的工业设备（如高速列出、战斗机等）的复杂程度已远超乎平常人的想象，装备设计不单要用到大量的人力，甚至已牵涉到了数十门学科。
例如，高速车辆设计就涉及通信、控制、计算机、电子、电气、液压、多体动力学、空气动力学、结构力学、接触力学、疲劳、可靠性、维修性、保障性、安全性、测试性等若干学科。
随着时代的进步，如今每个学科领域都形成了自己特有研究方法与发展思路，因此在设计中如何增加各学科间的沟通与联系，形成一个统一各学科的综合设计方法（或平台），成为工程和学术界所关注的重点。
多年来，国外已在该领域做了许多著有成效的研究工作，并开始了多学科优化设计方面的研究。
就国外的研究现状而言，目前已经实现了部分学科的综合优化设计，并开发出了如iSIGHT、Optimus等多学科商业优化软件。
iSIGHT是一个通过软件协同驱动产品设计优化的多学科优化平台，它可以将数字技术、推理技术和设计搜索技术有效融合，并把大量需要人工完成的工作由软件实现自动化处理。
iSIGHT软件可以集成仿真代码并提供智能设计支持，对多个设计方案进行评估和研究，从而大大缩短了产品的设计周期，显著地提高了产品质量和可靠性。
目前市面上还没有关于iSIGHT的指导书籍，而查阅软件自带的英文帮助文档，对许多国内用户而言尚有一定的难度。
基于以上现状，作者根据利用iSIGHT做工程项目的经验编写了这本《iSIGHT工程优化实例》。
本书分为优化基础、工程实例和答疑解惑三个部分，其中工程实例中给出了涉及铁路、航空方面多个工程案例，以真实的工程背景使作者在最短的时间内掌握这款优化的软件。
本书在编写的过程中，从互联网上引用了部分资料，在此对原作者表示衷心地感谢！我要真诚地感谢大连交通大学（原大连铁道学院）和王生武教授，是他们给了我学习、接触和使用iSIGHT软件机会！仅以本书献给所有关心我的人！赵怀瑞2007年08月于西南交通大学目录第一章认识iSIGHT (1)1.1 iSIGHT软件简介 (1)1.2 iSIGHT工作原理简介 (5)1.3 iSIGHT结构层次 (6)第二章结构优化设计理论基础 (8)2.1 优化设计与数值分析的关系 (8)2.2 优化设计基本概念 (8)2.3 优化模型分类 (10)2.4 常用优化算法 (11)2.5大型结构优化策略与方法 (25)第三章iSIGHT软件界面与菜单介绍 (32)3.1 iSIGHT软件的启动 (32)3. 2 iSIGHT软件图形界面总论 (32)3.3 任务管理界面 (36)3.4 过程集成界面 (43)3.5 文件分析界面 (46)3.6 过程监控界面 (49)3.4 多学一招—C语言的格式化输入/输出 (53)第四章iSIGHT优化入门 (54)4.1 iSIGHT优化基本问题 (54)4.2 iSIGHT集成优化的一般步骤 (54)4.3 iSIGHT优化入门—水杯优化 (55)第五章模压强化工艺优化 (76)5.1 工程背景与概述 (76)5.2 优化问题描述 (76)5.3 集成软件的选择 (77)5.4有限元计算模型介绍 (77)5.5 模压强化优化模型 (78)5.8 iSIGHT集成优化 (81)5.9优化结果及其分析 (88)5.10 工程优化点评与提高 (89)第六章单梁起重机结构优化设计 (90)6.1 工程与概述 (90)6.2 优化问题描述 (90)6.3 集成软件的选择 (91)6.4起重机主梁校核有限元计算模型介绍 (92)6.5 主梁优化模型 (92)6.8 iSIGHT集成优化 (94)6.9优化结果及其分析 (99)6.10 工程优化点评与提高 (100)6.11 多学一招—ANSYS中结果输出方法 (100)第七章涡轮增压器压气机叶片优化设................................................... 错误!未定义书签。
iSIGHT在多目标优化问题中的应用研究
计问题的方法很多, 相应的商业软件和自编程序也层出不 穷。 这些软件和程序孰优孰劣众说纷纭, 尤其在鱼雷设计领 域里更是没有一套专业的优化设计软件。 针对这一情况, 本 文重点介绍一种优化设计框架—— iS IGH T。 iS IGH T 作为目 前国外流行的四大多学科优化设计框架之一, 具有丰富的优 化算法和多种代理模型方法。 据美国权威市场调查公司
( 西北工业大学航海学院, 陕西 西安 710072)
摘 要: 在工程实际中, 随着设计要求的日益提高, 单一的设计目标已经不能满足设计者的要求。于是多目标设计优化问 题在设计领域越来越占据主导地位。 目前多目标优化设计方法种类繁多, 各有优劣, 重点介绍优化设计框架 iS IGH T , 并就 iS IGH T 在解决鱼雷壳体结构设计中的多目标优化设计问题中的应用情况进行研究, 讨论 iS IGH T 在解决多目标优化问题中 的可行性。 关键词: iS IGH T , 多目标优化设计, 鱼雷壳体结构, Pa reto 解 中图分类号: T P 183 文献标识码: A
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l 的取值范围为 ( - ∞, 14198cm ]。
214 校核壳板和肋骨的强度
1) 跨度重点处壳板的横向平均应力 Ρ0 2
U = 01642 5
年, N 1Srin iva s 和 K 1D eb 为了解决 M O GA 方法在某些问题 中解不收敛的问题, 开发了新的多目标遗传算法 N SGA ;
Pa reto 解集的专用后处理工具—— Engineering D a ta M in ing
来解决鱼雷壳体结构设计中的多目标优化设计问题, 并讨论
iS IGH T 在解决多目标设计优化问题中的可行性。
1 多目标优化问题
利用iSIGHT动力总成悬置参数优化
利用iSIGHT动力总成悬置参数优化1 悬置参数优化概述图1 悬置参数优化流程图解耦优化涉及到动力总成悬置系统自由振动微分方程的建立、优化设计变量的选取、约束范围和目标函数的确定。
对于发动机悬置系统来说,通常它的6个固有振型在多个自由度方向上是耦合的,在某个自由度方向进行激振就会产生耦合振动,这样使得共振频率的范围大大加宽,增大了共振的机会[3]。
模态解耦方法是目前悬置参数设计运用较多的方法之一,其假设系统微幅振动(阻尼可以不考虑),通过合理配置刚度矩阵来实现系统的优化。
常用的解耦方法有弹性中心法、刚度矩阵解耦法、能量解耦法等。
弹性中心法受到悬置布置位置的限制,而刚度矩阵法对于缺少对称面的动力总成结构应用不便,能量解耦方法则可以在原坐标系中进行解耦设计,基本脱离发动机类型和布置形式,解耦总指标在(0, 1)范围内变化,使优化计算保持较好的稳定性。
1.1 动力总成悬置设计的总体原则对于动力总成悬置系统的设计而言，总体的设计思路是：对于存在较大激振力的自由度而言，在避免出现共振的基础上应使动力总成悬置在该方向的刚度小，以利于减振；对于没有激振力或激振力小的自由度而言，应使动力总成悬置在该方向的刚度大，以利于支撑。
按照振动理论，动力总成悬置通用的隔振原则是：1、悬置的布置应尽可能满足非耦合条件，力图使各自由度的振动互相分离。
在此基础上，力图使外部激励频率和系统固有频率之比大于2，使共振点处于实用频率之外，提高隔振效果；2、考虑到动力总成及其支撑车架都是弹性体，应力争将动力总成的悬置支撑在其弯曲振动的节点上，极力降低传递给车体的振动，改善高速行驶时的驾驶室室内噪声水平；3、动力总成的主要运动自由度是侧倾，悬置必须确保能够支撑动力总成的重量，并降低侧倾方向的刚度。
在此前提下考虑悬置布置的倾斜角度，使垂直和剪切方向的刚度得到优化；4、为了防止抖动（轮胎一阶振动模式引起的10～30 Hz车体振动），提高舒适性，必须将悬置系统垂向固有频率设计得较簧下质量振动系统固有频率略高；5、悬置的静变形应在4mm左右，静变形过大将影响悬置元件的寿命，静变形过小意味悬置的刚度过大，不利于减振的需要；6、对于半阶和一阶激振频率都很大的发动机而言，侧倾模态应该在半阶频率和一阶频率之间；7、动力总成的刚体模态应尽量避开人体的最敏感范围；8、动力总成的横向刚度大，利于整车的操纵稳定性。
isight集成优化简单实例解析
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单梁起重机结构优化设计
集成软件
本案例选择大型通用软件ANSYS11.0进行强度校核 分析。 可以在ANSYS 中建立主梁的几何模型， 并对其 划分网格
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单梁起重机结构优化设计
主梁优化模型 1、目标函数选择
根据要求质量应该是最终的目标函数，在主梁 跨距一定的情况下截面面积与质量成正比，所以优化 时选取截面面积A 作为目标函数，其与有优化变量如 下关系式成立： A=wl x tl + t2 +w3 x t3
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ISIGHT集成优化
1、输入文件分析
输入文件格式及优化变量在其中的位置如6.7所述。由于设计变量定义在 文件的开始，并且每一个设计变量值前面都有“=”，所以通过搜索的方式 让光标移到相应的变量前，再进行替换操作，相关设置如图
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2、参数计算
在参数运算之前，首先 需要定义梁截面面积参数 AREA。 点击过程集成界面 工作栏上的参数按钮 ， 则弹出如图所示对话框。点 击图中的“Add”按钮，参 数“OBJ”下面的一行被激 活，用户可以在“Task Task1”一栏中输入所添加 变量的名称“AREA”，然后 确认返回过程集成界面。 参数计算设置
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THANK YOU 谢谢！
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ISIGHT 包含的设计方法
优化设计
设计方法
试验设计 逼近计算 质量工程
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ISIGHT
工作原理简介
基于数值分析软件的结构和工作过程，在进行数值分析的时候， 可以通过修改模拟计算模块的输入文件来完成模型的修改，iSIGHT 正是基于这种原理工作的。iSIGHT通过一种搭积木的方式快速集成 和耦合各种仿真软件，将所有设计流程组织到一个统一、有机和逻 辑的框架中，自动运行仿真软件，并自动重启设计流程，使整个设 计流程实现全数字化和全自动化。
Isight-10-多目标优化
多目标遗传算法（MOGA）
• 多目标遗传算法(Multi-Objective Genetic Alorithm，以下记为 MOGA），不需要归一化可以直接处理多目标最优化问题。
多目标遗传算法（MOGA ）
NSGA-II方法
• NSGA-II，作为1994年发布 的NSGA(Non-Dominated SortingGenetic Algorithm)的 改良版，由K. Deb，S. Agrawal等在2000年提出。
Isight 多目标遗传算法求解悬臂梁3 目标优化 ——重量、强度 、变形
\lab_第10章_多目标优化\beam.zmf
回顾：悬臂梁减重优化——单目标、 两变量版
演示：悬臂梁减重优化——三目标、四变量版
NSGAII
NSGAII 20x25→99 Pareto Points
NCGA
NCGA 20x25→192 Pareto Points
Pareto解。 • 由于目标函数间的矛盾性质，一般说来使每个目标函数同时达到各自最优值的
解是不存在的。多目标最优问题的解为Pareto最优解的条件是解的任何一个 目标函数的值在不使其他目标函数值恶化的条件下已不可能进一步改进。 • 很显然的，Pareto最优解不止一个，事实上在一般多目标优化问题中，Pareto 最优解常是连续的而且有无限多个，这就构成了Pareto前沿的概念。 • 多目标优化问题的最终解是从所有pareto最优解中挑 一个最优折衷解。
Pareto前沿比较
EDM数据挖掘
• 非劣个体通常都被存档 • 父代探索种群是从archive中
根据拥挤度进行淘汰选择 • 交叉、变异运算 • 非支配排序 • 拥挤距离排序 • 新的非劣个体存档 • 生成新的父代探索种群
isight和proe与ansys集成的多学科优化案例介绍
Isight与Pro/e和Ansys集成的多学科优化案例介绍迫于研究生毕业设计的要求,需要用到多学科优化,自己当时学习的时候网上找了很久没找到教程,这里就将通过自己研究学习后的心得介绍介绍。
案例中使用的软件：isight5.5 proe4.0 ansys12.0注意：必须是这几个版本的组合,本人多次尝试,用ansys15.0、proe5.0什么的组合都不行,只有这个搭配才能正常集成。
参考教材《isight参数化理论与实例详解》,该书电子链接〔百度文库里面有：目标：有必要装置关键结构尺寸参数进行优化设计,使得在满足整体装置刚度要求的情况下,装置更加轻量化。
一般优化设计模型一般标准的优化设计模型为：式中,d=<d1,d2…d k>是优化设计过程中待确定的设计变量,f<d>是待优化的目标函数,q i<d>是不等式形式的约束函数,h i<d>是等式形式的约束函数,d1A和d1B是相对于设计变量d t的上届和下届,以下对此进行分析。
设计变量装置主体结构包括由矩形钢焊接而成的支撑框架和环形基座,如下图所示,装置的体积V、形变量E1与矩形钢的长a、宽b、厚度c、环形基座的厚度d有关优化目标在保证形变量要求的基础上同时获得更合理的尺寸分布,使装置的质量最小；Ansys分析模型可以很方便地导出体积信息,而质量与密度成正比,因此,为减轻整体装置重量,可将装置的体积作为优化目标,即Min V约束条件装置结构优化的关键是保证整体装置的静刚度特性不超过设计要求的条件下减小重量,约束条件包括状态约束和变量约束,状态约束主要是整体结构的形变量、许用应力,变量的取值范围为变量约束,如下式所示,其中|E1|max为自动焊接装置的最大变形量,σmax为最大等效应力。
优化过程Isight优化设计分析流程通过Isight集成三维建模软件Pro/E和有限元分析软件Ansys,在Pro/E中进行参数化建模,调用参数化建模的历史文件对设计变量进行赋值,并通过批处理文件驱动Ansys对调用的参数化模型进行分析,提取结果文件作为优化的输出文件,然后通过选取Isight合适的优化算法对设计变量及优化目标设定的次数进行迭代循环操作。
基于iSIGHT的多学科设计优化平台的研究与实现
基于iSIGHT的多学科设计优化平台的研究与实现一、本文概述随着现代工程技术的快速发展，产品设计的复杂性日益增加，涉及多个学科领域的知识和技术。
这种复杂性要求设计师在设计过程中必须考虑多种因素，如性能、成本、可靠性、可制造性等，从而实现整体最优设计。
然而，传统的设计优化方法往往只能针对单一学科进行优化，难以处理多学科之间的耦合和冲突。
因此，开发一种基于多学科设计优化（MDO）的平台，对于提高产品设计的质量和效率具有重要意义。
本文旨在研究并实现一种基于iSIGHT的多学科设计优化平台。
iSIGHT作为一种先进的优化算法平台，具有强大的优化求解能力和丰富的优化算法库，为多学科设计优化提供了有力支持。
本文将首先介绍多学科设计优化的基本原理和方法，然后详细阐述基于iSIGHT 的多学科设计优化平台的架构、功能和技术实现，并通过具体案例验证平台的可行性和有效性。
通过本文的研究和实现，旨在为设计师提供一个高效、可靠的多学科设计优化工具，帮助他们在设计过程中综合考虑多个学科因素，实现整体最优设计。
本文也希望为相关领域的研究者和技术人员提供一些有益的参考和启示，推动多学科设计优化技术的发展和应用。
二、多学科设计优化概述随着现代工程技术的不断发展和复杂性的增加，传统的单学科设计优化方法已经无法满足许多复杂系统的设计要求。
因此，多学科设计优化（MDO，Multidisciplinary Design Optimization）应运而生，它通过将不同学科的知识、方法和工具集成在一起，实现复杂系统整体性能的最优化。
MDO旨在解决在产品设计过程中出现的跨学科耦合问题，以提高产品的设计质量和效率。
MDO的核心思想是在产品设计阶段就考虑不同学科之间的相互影响和约束，通过协同优化各个学科的设计参数，实现整个系统的全局最优。
这种方法能够有效地减少设计迭代次数，缩短产品开发周期，并降低成本。
同时，MDO还能够提高产品的综合性能，使其在满足各项性能指标要求的同时，达到最优的整体效果。
基于isight的塔架门框结构的优化设计
基于isight的塔架门框结构的优化设计引言：伴随着社会经济的发展，建筑行业和建筑材料行业也在不断发展壮大。
传统的塔架门框结构的设计和制造已不能满足现代建筑的需求。
iSight是一款先进的塔架门框结构设计软件，它可以通过计算机模拟、分析和优化传统塔架门框结构。
在此基础上，本文以《基于iSight的塔架门框结构的优化设计》为主题，来探讨使用iSight 软件对塔架门框结构进行优化设计的方法，以期改善建筑材料的制造效率和节能等。
一、iSight介绍iSight是由美国麦迪逊数字图形有限公司开发的一款高级后处理软件，主要用于塔架门框结构的设计、分析和优化。
它具有以下优点：首先，对结构的变形、屈曲、弯曲、刚度和可靠性进行分析，使其能够根据使用情况选择最佳材料；其次，它可以进行实时优化，以期改善建筑材料的制造效率和节能率；另外，它还可以进行结构的几何校核，使设计和制造的工作更加准确和便捷。
二、iSight优化设计技术1、材料选择及参数优化：在执行iSight优化设计时，首先要选择合适的材料，以确定其参数，如弹性模量、材料厚度和其他属性。
接下来，进行参数优化，以便可以根据建筑需求和使用情况选择出最佳材料，并可以进行结构分析，以检查是否符合要求。
2、实时优化：iSight优化设计中的实时优化技术可以根据建筑需求和使用情况，模拟结构变形、屈曲、弯曲、刚度和可靠性，以改善建筑材料的制造效率和节能等。
实时优化的关键是，能够快速、准确地检测出一座建筑结构中的每一处缺陷，并尽可能地改善这些缺陷，以提高整体结构的可靠性和可承载性。
三、iSight的应用iSight可以用于几乎所有的建筑物的塔架门框结构的设计，其中包括大型建筑物和小型建筑物，如住宅、学校、桥梁、隧道、车站等。
使用iSight技术可以改善建筑材料的制造效率和节能率，降低建筑物的维护成本，并减少采购建筑材料的成本。
此外，iSight的设计技术还可以大大减少施工运行中发生的问题，减少不必要的施工损失。
基于ISIGHT的地下室顶板无梁楼盖数值优化
基于ISIGHT的地下室顶板无梁楼盖数值优化地下室顶板是建筑结构中十分重要的一部分，因为它不仅承受着上部楼层的荷载，还要承受深埋在地下的土壤压力。
传统的地下室顶板通常采用梁板结构，但这种结构存在许多缺陷，例如梁与柱之间的连接容易出现开裂、变形等问题。
而无梁楼盖结构则可以避免这些问题，并具有更好的抗震性、承载能力和耐久性。
为了优化无梁楼盖结构的性能，许多研究者采用了数值模拟和优化方法。
其中比较常用的数值模拟软件之一就是ISIGHT。
ISIGHT是一款集成化的仿真分析平台，可以通过集成不同的仿真工具和优化算法来实现多学科、多目标的优化设计。
下面就基于ISIGHT来探讨地下室顶板无梁楼盖的数值优化方法。
1.建立有限元模型首先需要在ISIGHT中建立一个有限元模型来模拟地下室顶板的受力情况。
可以使用ANSYS等有限元软件来建模，并将模型导入ISIGHT平台。
在模型中需要设置好材料参数、荷载、约束等边界条件。
2.确定优化目标和设计变量在建立了有限元模型之后，就需要确定优化目标和设计变量。
优化目标可以是结构的重量、最大应力、位移等性能指标，而设计变量则可以是结构的尺寸、布置、材料厚度等设计参数。
可以使用ISIGHT的图形界面或者脚本方式来定义这些参数和目标。
3.选择优化算法和设置参数ISIGHT集成了多种优化算法，如遗传算法、模拟退火、粒子群算法等，可以根据优化目标和设计变量的特性选择合适的算法。
优化算法还需要设置许多参数，例如群体大小、迭代次数、交叉概率、突变概率等，也需要根据实际情况来进行调整。
4.执行优化计算设置好设计变量和优化算法之后，就可以执行优化计算。
ISIGHT会自动将不同的设计变量组合成不同的结构方案，并利用有限元模型计算每一个方案的性能指标。
根据性能指标和优化目标进行评估和筛选，最终得出一个最优的解。
5.优化结果分析与验证最后需要对优化结果进行分析和验证。
可以使用ISIGHT的结果可视化工具来分析结构的受力情况、变形等特性，也可以使用实际试验来验证优化结果的正确性。
Isight-10-多目标优化
多目标遗传算法（MOGA）
• 多目标遗传算法(Multi-Objective Genetic Alorithm，以下记为 MOGA），不需要归一化可以直接处理多目标最优化问题。
多目标遗传算法（MOGA ）
NSGA-II方法
• NSGA-II，作为1994年发布 的NSGA(Non-Dominated SortingGenetic Algorithm)的 改良版，由K. Deb，S. Agrawal等在2000年提出。
父代探索种群是从archive中根据拥挤度进行淘汰选择生成新的父代探索种群ncga算法ncga方法是由最早的gageneticalgorithm算法发展而来它视各目标同等重要通过排序后分组进行交叉的方法实现相邻繁殖机制从而使接近于pareto前沿的解进行交叉繁殖的概率增大加速了计算收敛过程
Isight课件（10）多目标优化
Pareto解
多目标优化算法
• 主要算法
– 线性加权法——归一化 – 多目标遗传算法——NCGA – 多目标遗传算法——NSGA II
归一化方法计算机制：确定方向
归一化方法计算机制：Pareto解的计算（续）
• 进一步思考的话，我们可以得知，如果变化根据w导入的等值面（线） 的倾斜度，就可以在图中Pareto前沿上显示出全部的Pareto解。这与 变化权重 w相对应。
Isight 多目标遗传算法求解悬臂梁3 目标优化 ——重量、强度 、变形
\lab_第10章_多目标优化\beam.zmf
回顾：悬臂梁减重优化——单目标、 两变量版
演示：悬臂梁减重优化——三目标、四变量版
NSGAII
NSGAII 20x25→99 Pareto Points
NCGA
isight参数优化理论与实例详解
前言●Isight 简介笔者自2000年开始接触并采用Isight软件开展多学科设计优化工作，经过12年的发展，我们欣喜地看到优化技术已经深深扎根到众多行业，帮助越来越多的中国企业提高产品性能和品质、降低成本和能耗，取得了可观的经济效益和社会效益。
作为工程优化技术的优秀代表，Isight 软件由法国Dassault/Simulia公司出品，能够帮助设计人员、仿真人员完成从简单的零部件参数分析到复杂系统多学科设计优化（MDO, Multi-Disciplinary Design Optimization）工作。
Isight将四大数学算法（试验设计、近似建模、探索优化和质量设计）融为有机整体，能够让计算机自动化、智能化地驱动数字样机的设计过程，更快、更好、更省地实现产品设计。
毫无疑问，以Isight为代表的优化技术必将为中国经济从“中国制造”到“中国创造”的转型做出应有的贡献！●本书指南Isight功能强大，内容丰富。
本书力求通过循序渐进，图文并茂的方式使读者能以最快的速度理解和掌握基本概念和操作方法，同时提高工程应用的实践水平。
全书共分十五章，第1章至第7章为入门篇，介绍Isight的界面、集成、试验设计、数值和全局优化算法；第8章至第13章为提高篇，全面介绍近似建模、组合优化策略、多目标优化、蒙特卡洛模拟、田口稳健设计和6Sigma品质设计方法DFSS（Design For 6Sigma）的相关知识。
●本书约定在本书中，【AA】表示菜单、按钮、文本框、对话框。
如果没有特殊说明，则“单击”都表示用鼠标左键单击，“双击”表示用鼠标左键双击。
在本书中，有许多“提示”和“试一试”，用于强调重点和给予读者练习的机会，用户最好详细阅读并亲身实践。
本书内容循序渐进，图文并茂，实用性强。
适合于企业和院校从事产品设计、仿真分析和优化的读者使用。
在本书出版过程中，得到了Isight发明人唐兆成（Siu Tong）博士、Dassault/Simulia（中国）公司负责人白锐、陈明伟先生的大力支持，工程师张伟、李保国、崔杏圆、杨浩强、周培筠、侯英华、庞宝强、胡月圆、邹波等参与撰写，李鸽、杨新龙也为本书提供了宝贵的建议和意见，在此向所有关心和支持本书出版的人士表示感谢。
基于ISIGHT的地下室顶板无梁楼盖数值优化
基于ISIGHT的地下室顶板无梁楼盖数值优化近年来，国内外对于采用无梁楼盖结构的建筑物越来越多。
相对于传统的钢筋混凝土屋面板结构，无梁楼盖结构具有结构简单，施工方便，不占用层高等诸多优点，在当前普遍应用的住宅屋面及地下室等建筑中得到广泛应用。
本文将以ISIGH软件为工具，基于地下室顶板无梁楼盖的负载特性，分别设计计算不同的优化楼板方案并进行比较分析，同时探讨了不同节点处压力和变形情况，为地下室无梁楼盖结构的设计和优化提供了参考。
1.建筑工程常规设计方案地下室顶板常规设计方案采用了传统的一次砂浆加强砖或红砖以及石灰砂浆打基础，采用约束式网壳算法进行施工，设计经验值为0.5mm/m。
其设计方案结构简单，施工方便，但存在强度不足等问题，对于高层建筑或者高强度材料的使用来说，并不合适。
2.地下室顶板无梁楼盖的设计与计算无梁楼盖结构是一种采用预制砼钢筋等材料组成的半板式结构，无梁板一侧为拉筋，另一侧置于柱子上，靠桥的方式将两侧连接起来。
其结构优点包括：楼板结构简单，施工方便，不占用层高等。
同时，无梁楼盖结构加强了模型的耐水化性和抗裂性，能够满足地下室顶板在施工，使用和维护等各种情况下的安全稳定性，达到了很好的结构效果。
3.优化楼板方案的设计与分析本文通过使用ISIGHT软件，设计了两种不同的无梁楼盖结构优化方案，并进行了比较分析。
优化方案一：采用不同的布板方式，增加楼板的承载能力。
使用ISIGHT软件进行分析，将底板计算属于常规设计方案，其余层板按照无梁楼盖结构计算，计算出弹性和塑性变形和受力情况，在节点处对其进行压力和变形分析，并考虑普通钢筋和高强度钢筋承载能力的变化，计算出钢筋断裂和混凝土缺陷的发生时间。
优化方案二：采用不同的钢筋种类，并在节点处采用不同的弯曲方式，增加楼板的抗压强度。
本方案同样采用ISIGHT软件进行分析，并将底板设计采用常规设计方案，剩余层板则采用砼盖无梁楼盖结构设计，计算出整个结构的弹、塑性变形和压力分布情况，对节点处的钢筋种类、调整挠度以及起风效应等条件逐一分析考虑，确定最佳的楼板布置方案。
isight参数优化理论与实例详解
前言●Isight 简介笔者自2000年开始接触并采用Isight软件开展多学科设计优化工作，经过12年的发展，我们欣喜地看到优化技术已经深深扎根到众多行业，帮助越来越多的中国企业提高产品性能和品质、降低成本和能耗，取得了可观的经济效益和社会效益。
作为工程优化技术的优秀代表，Isight 软件由法国Dassault/Simulia公司出品，能够帮助设计人员、仿真人员完成从简单的零部件参数分析到复杂系统多学科设计优化（MDO, Multi-Disciplinary Design Optimization）工作。
Isight将四大数学算法（试验设计、近似建模、探索优化和质量设计）融为有机整体，能够让计算机自动化、智能化地驱动数字样机的设计过程，更快、更好、更省地实现产品设计。
毫无疑问，以Isight为代表的优化技术必将为中国经济从“中国制造”到“中国创造”的转型做出应有的贡献！●本书指南Isight功能强大，内容丰富。
本书力求通过循序渐进，图文并茂的方式使读者能以最快的速度理解和掌握基本概念和操作方法，同时提高工程应用的实践水平。
全书共分十五章，第1章至第7章为入门篇，介绍Isight的界面、集成、试验设计、数值和全局优化算法；第8章至第13章为提高篇，全面介绍近似建模、组合优化策略、多目标优化、蒙特卡洛模拟、田口稳健设计和6Sigma品质设计方法DFSS（Design For 6Sigma）的相关知识。
●本书约定在本书中，【AA】表示菜单、按钮、文本框、对话框。
如果没有特殊说明，则“单击”都表示用鼠标左键单击，“双击”表示用鼠标左键双击。
在本书中，有许多“提示”和“试一试”，用于强调重点和给予读者练习的机会，用户最好详细阅读并亲身实践。
本书内容循序渐进，图文并茂，实用性强。
适合于企业和院校从事产品设计、仿真分析和优化的读者使用。
在本书出版过程中，得到了Isight发明人唐兆成（Siu Tong）博士、Dassault/Simulia（中国）公司负责人白锐、陈明伟先生的大力支持，工程师张伟、李保国、崔杏圆、杨浩强、周培筠、侯英华、庞宝强、胡月圆、邹波等参与撰写，李鸽、杨新龙也为本书提供了宝贵的建议和意见，在此向所有关心和支持本书出版的人士表示感谢。
isight nsga-ii案例
isight nsga-ii案例以下是isight使用NSGA-II算法的一个案例：1. 初始化种群：随机生成一定数量的个体作为初始种群。
2. 非支配排序：利用Pareto最优解的概念将种群中的个体进行分级，非支配状态越高的个体层级越靠前。
首先找到种群中N(i)=0的个体，将其存入当前集合F1，然后对于当前集合F1中的每个个体j，考察它所支配的个体集 S(j)，将集合 S(j) 中的每个个体 k 的 n(k) 减去1，即支配个体 k 的解个体数减1（因为支配个体 k 的个体 j 已经存入当前集 F1），如 n(k)-1=0则将个体 k 存入另一个集F2。
最后，将F1 作为第一级非支配个体集合，并赋予该集合内个体一个相同的非支配序 i(rank)，然后继续对 H 作上述分级操作并赋予相应的非支配序，直到所有的个体都被分级。
重复步骤（a）-（b），直到所有个体处理完毕。
3. 拥挤距离：对于每个层级中的个体，计算其拥挤距离。
拥挤距离表示该解在目标空间中的分布情况，距离越小表示该解的分布越集中，即该解的竞争力越弱。
4. 选择操作：根据非支配排序和拥挤距离，从种群中选择一定数量的优秀个体进入下一代种群。
选择概率与非支配序和拥挤距离有关，非支配序越低、拥挤距离越大，被选择的概率越高。
5. 交叉和变异：对选中的个体进行交叉和变异操作，生成新的个体。
交叉操作可以采用单点交叉、多点交叉等方式，变异操作可以采用位反转、位翻转等方式。
6. 终止条件：重复步骤2-5，直到满足终止条件，如达到预设的最大迭代次数或种群中的最优解连续多次迭代没有明显提升等。
在以上过程中，NSGA-II算法可以在每一次迭代中找出种群中的Pareto最优解，并通过非支配排序和拥挤距离来指导算法搜索方向，从而使算法在多目标优化问题中表现出色。
同时，该算法不需要预设精英策略和共享参数等参数，可以自适应地处理不同规模和维度的多目标优化问题。
Isight多学科、多目标设计优化
经过近30年的不断研发，Isight已经得到大量世界级客户 如波音、空客、NASA、洛-马等航空航天客户广泛使用并 认同。在2002年Isight进入中国市场之后，迅速获得了高 校、航空、航天、船舶、汽车等国内领先的高新技术研究 部门认可。
北京思易特科技有限责任公司
问题背景
柴油机性能的提高需要通过有效地组织整机的热力过程、合 理地选择工作过程的参数及与之有关的结构参数来实现。计 算机仿真和优化技术可以有效解除设计者的繁重劳动，同时 大幅度缩短研制周期。
优化问题描述
1.压缩比与喷油提前角的优化：优化目标为油耗最低，爆 压不超标 ；自变量参数为燃烧提前角、压缩比 2.进排气管管径优化：目标函数为多个计算点的充气效率 均值；设计变量为：进气管容积V1、排气管内径 3.气门定时优化：目标函数为多个计算点的充气效率均 值；设计变量为：进气管容积V1、排气管内径IVO、IVC、 EVO、EVC
f2
f1
近似模型
帮助用户快速拟合生成数学代理模型，从而 避免在需要多次迭代计算的优化工程中运行 大规模的CAE 分析模型。 包括：1~4阶响应面模型（RSM）、椭圆基神 经网络、径向基函数(RBF) 神经网络、 Kriging模型等。
质量设计
实现设计阶段的质量控制，提高产品可靠性和稳健性，降 低制造和维修成本。 包括：蒙特卡洛分析、田口设计、6Sigma稳健可靠性分析 和优化。
Isight多学科、多目标设计优化技术
缩短产品研制周期，提高性能和可靠性，助力中国 “智造”
北京思易特科技有限公司
SYTNA Technologies Corp., Ltd.
目录
第1页 第2-3页 第4页 Isight概述——缩短设计周期，节省研制成本，提高产品性能和质量 Isight核心功能 案例1：汽车动力传动系统优化匹配（长安汽车） 案例2：柴油发动机性能综合优化（玉柴机器） 第5页 案例3：白车身架构优化设计（泛亚汽车） 案例4：动力总成悬置系统的优化设计（一汽） 第6页 案例5：航空涡轮发动机（通用电气GE） 案例6：A380客机总体/结构/气动优化（空客） 第7页 案例7：空间望远镜光机热多学科优化（某航天单位） 案例8：小水线面双体船水下部分外形优化（ NAVATEK ） 第8页 案例9：集成电力电子模块IPEM多学科设计优化（美国电力电子CPEC） 案例10：基于硬件在环(HIL)仿真的控制系统优化设计
基于ISIGHT的地下室顶板无梁楼盖数值优化
基于ISIGHT的地下室顶板无梁楼盖数值优化1. 引言1.1 研究背景研究背景中需要考虑到传统楼盖结构的不足之处，比如利用梁和板结构造成的材料浪费、施工周期过长、成本较高等问题。
也可以考虑到当前结构设计领域的技术发展状况，以及对于结构设计效率和经济性的要求日益增长。
通过对研究背景的深入分析，可以引出为什么需要开展基于ISIGHT的地下室顶板无梁楼盖数值优化研究的重要性和必要性。
1.2 研究意义地下室顶板无梁楼盖作为新型结构体系在建筑工程中得到广泛应用，其具有结构简单、施工便利、空间利用率高等优势。
本研究旨在基于ISIGHT软件进行优化设计，提高地下室顶板无梁楼盖的承载能力和稳定性，实现结构体系的最优化。
研究意义在于可以为地下室和地下空间的结构设计提供更为科学的依据，提高工程施工效率和工程质量，进而促进建筑工程的可持续发展。
通过本研究可以探索ISIGHT在工程优化中的应用潜力，为工程领域的数值优化提供新的思路和方法。
通过对地下室顶板无梁楼盖的数值优化，可以使结构更加稳定安全，减少工程成本，提高工程效益，具有重要的实用价值和建设意义。
本研究具有一定的工程实践意义和理论价值，对于推动建筑工程技术的进步和发展具有重要意义。
1.3 研究目的研究目的是通过基于ISIGHT的地下室顶板无梁楼盖数值优化，实现结构设计的最佳化。
具体来说，我们的研究目的包括以下几点：通过对ISIGHT在工程优化中的应用进行探讨，我们旨在了解该软件在结构设计优化中的潜在优势和应用范围，为后续的数值优化工作奠定基础。
数值优化方法是一种高效的优化手段，可以快速准确地找到最优解。
我们希望通过研究不同的数值优化方法，探索适用于地下室顶板无梁楼盖的最佳优化策略。
2. 正文2.1 ISIGHT在工程优化中的应用ISIGHT是一种集成的设计优化软件，它结合了各种不同的计算软件和工具，可以用于工程领域的设计和优化。
在工程优化中，ISIGHT 可以帮助工程师快速地进行参数化建模、设计优化和多目标优化，从而在设计过程中降低成本、缩短时间、提高效率。
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iSIGHT工程优化实例分前言随着设备向大型化、高速化等方向的发展，我们的工业设备（如高速列出、战斗机等）的复杂程度已远超乎平常人的想象，装备设计不单要用到大量的人力，甚至已牵涉到了数十门学科。
例如，高速车辆设计就涉及通信、控制、计算机、电子、电气、液压、多体动力学、空气动力学、结构力学、接触力学、疲劳、可靠性、维修性、保障性、安全性、测试性等若干学科。
随着时代的进步，如今每个学科领域都形成了自己特有研究方法与发展思路，因此在设计中如何增加各学科间的沟通与联系，形成一个统一各学科的综合设计方法（或平台），成为工程和学术界所关注的重点。
多年来，国外已在该领域做了许多著有成效的研究工作，并开始了多学科优化设计方面的研究。
就国外的研究现状而言，目前已经实现了部分学科的综合优化设计，并开发出了如iSIGHT、Optimus等多学科商业优化软件。
iSIGHT是一个通过软件协同驱动产品设计优化的多学科优化平台，它可以将数字技术、推理技术和设计搜索技术有效融合，并把大量需要人工完成的工作由软件实现自动化处理。
iSIGHT软件可以集成仿真代码并提供智能设计支持，对多个设计方案进行评估和研究，从而大大缩短了产品的设计周期，显著地提高了产品质量和可靠性。
目前市面上还没有关于iSIGHT的指导书籍，而查阅软件自带的英文帮助文档，对许多国内用户而言尚有一定的难度。
基于以上现状，作者根据利用iSIGHT做工程项目的经验编写了这本《iSIGHT工程优化实例》。
本书分为优化基础、工程实例和答疑解惑三个部分，其中工程实例中给出了涉及铁路、航空方面多个工程案例，以真实的工程背景使作者在最短的时间内掌握这款优化的软件。
本书在编写的过程中，从互联网上引用了部分资料，在此对原作者表示衷心地感谢！我要真诚地感谢大连交通大学（原大连铁道学院）和王生武教授，是他们给了我学习、接触和使用iSIGHT软件机会！仅以本书献给所有关心我的人！赵怀瑞2007年08月于西南交通大学目录第一章认识iSIGHT (1)1.1 iSIGHT软件简介 (1)1.2 iSIGHT工作原理简介 (5)1.3 iSIGHT结构层次 (6)第二章结构优化设计理论基础 (8)2.1 优化设计与数值分析的关系 (8)2.2 优化设计基本概念 (8)2.3 优化模型分类 (10)2.4 常用优化算法 (11)2.5大型结构优化策略与方法 (25)第三章iSIGHT软件界面与菜单介绍 (31)3.1 iSIGHT软件的启动 (31)3. 2 iSIGHT软件图形界面总论 (31)3.3 任务管理界面 (35)3.4 过程集成界面 (42)3.5 文件分析界面 (45)3.6 过程监控界面 (49)3.4 多学一招—C语言的格式化输入/输出 (52)第四章iSIGHT优化入门 (54)4.1 iSIGHT优化基本问题 (54)4.2 iSIGHT集成优化的一般步骤 (54)4.3 iSIGHT优化入门—水杯优化 (55)第五章模压强化工艺优化 (85)5.1 工程背景与概述 (85)5.2 优化问题描述 (85)5.3 集成软件的选择 (86)5.4有限元计算模型介绍 (86)5.5 模压强化优化模型 (87)5.8 iSIGHT集成优化 (90)5.9优化结果及其分析 (97)5.10 工程优化点评与提高 (98)第六章单梁起重机结构优化设计 (99)6.1 工程与概述 (99)6.2 优化问题描述 (99)6.3 集成软件的选择 (100)6.4起重机主梁校核有限元计算模型介绍 (101)6.5 主梁优化模型 (101)6.8 iSIGHT集成优化 (103)6.9优化结果及其分析 (108)6.10 工程优化点评与提高 (109)6.11 多学一招—ANSYS中结果输出方法 (109)第七章涡轮增压器压气机叶片优化设................................................... 错误!未定义书签。
7.1 工程背景与概述.......................................................................... 错误!未定义书签。
7.2 集成软件的选择.......................................................................... 错误!未定义书签。
7.3 限元计算模型介绍...................................................................... 错误!未定义书签。
7.5优化模型....................................................................................... 错误!未定义书签。
7.6 输入、输出文件格式及其分析.................................................. 错误!未定义书签。
7.7 iSIGHT集成优化......................................................................... 错误!未定义书签。
7.8优化结果及其分析....................................................................... 错误!未定义书签。
7.9 工程优化点评与提高.................................................................. 错误!未定义书签。
第八章飞机风挡防撞设计优化............................................................... 错误!未定义书签。
8.1 工程背景...................................................................................... 错误!未定义书签。
8.2工程概述....................................................................................... 错误!未定义书签。
8.3 集成软件的选择.......................................................................... 错误!未定义书签。
8.4限元计算模型介绍....................................................................... 错误!未定义书签。
8.5优化模型....................................................................................... 错误!未定义书签。
8.7 iSIGHT集成优化......................................................................... 错误!未定义书签。
8.8优化结果及其分析....................................................................... 错误!未定义书签。
8.9 工程优化点评与提高.................................................................. 错误!未定义书签。
8.10 多学一招—LS—DYNA结果输出方法................................... 错误!未定义书签。
第九章桥式起重机吊架优化设计........................................................... 错误!未定义书签。
9.1 工程背景...................................................................................... 错误!未定义书签。
9.2工程概述....................................................................................... 错误!未定义书签。
9.3 集成软件的选择.......................................................................... 错误!未定义书签。
9.4限元计算模型介绍....................................................................... 错误!未定义书签。
9.5优化模型....................................................................................... 错误!未定义书签。
9.7 iSIGHT集成优化......................................................................... 错误!未定义书签。
9.9优化结果及其分析....................................................................... 错误!未定义书签。
9.9 工程优化点评与提高.................................................................. 错误!未定义书签。
9.10 多学一招—ABAQUS输入、输出文件方法.............................. 错误!未定义书签。
第十章CRH5轮轴材料参数匹配优化设计............................................ 错误!未定义书签。
10.1 工程与概述................................................................................ 错误!未定义书签。