OptiStruct优化教程
optistruct做拓扑优化时区域划分详解
optistruct做拓扑优化时区域划分详解
参考书上大都有比较完整的拓扑优化例子，但是，很少有资料提到如何对设计区域和非设计区域进行划分。
本文着重介绍这一块的操作，其实也很简单，关键是想不到这些命令。
模型如下：
长方体板，四个侧面为功能面，不能进行优化，约束为左侧面的两个节点全固定，载荷为在右侧一节点上施加集中力F=1000N。
优化区域：除四个侧面的中心部分
非优化区域：四个侧面
目标：体积最小化
约束：如图，要求受力点的合位移小于0.0032mm
设计变量：单元密度
接下来，具体的讲解如何操作的！
1、老规矩：材料属性这一点资料书上有很多，就不多说
2、划分网格：怎么划自己定，这里用的自动划分，选择整个实体进行划分
3、优化区域和非优化区域的界定
首先，新建立一个component集合框，以一会把优化区域的单元放进去
接下来，将需要优化的单元移到design里面去，这里需要用到的是organize 命令，具体的使用方式可以进入hyperworks帮助里面看。
这里放一个截图，可以拉大点自己看。
然后说下我的操作：进入tool---organize
框选要优化的单元，点第二行空白处，选择design，然后是move，这样，就完成了这一步了。
特别注意：
不能用solid edit对实体划分开了，然后分别放到相应的集合里来操作。
我在这块摸索了两天，很衰！！！
4、按书上来，赋予属性给相应集合
5、添加约束和载荷
6、建立工况
7、目标函数、约束、响应等等
不多说，这部分资料很多。
这里放一些我的结果。
optistruct拓扑优化方法
optistruct拓扑优化方法
OptiStruct是一种结构优化软件，它提供了多种优化方法，其中包括拓扑优化方法。
拓扑优化是一种用于在给定设计空间内寻找最佳结构形状的优化方法，以实现最佳的性能和重量比。
在OptiStruct中，拓扑优化方法主要包括两种，基于密度的拓扑优化和基于形状的拓扑优化。
基于密度的拓扑优化是一种常见的拓扑优化方法，它通过在设计空间内分配材料密度来实现结构形状的优化。
在这种方法中，初始设计空间被填充满材料，然后通过逐步移除材料来实现最优结构形状的确定。
OptiStruct使用这种方法来帮助工程师在不同载荷情况下找到最佳的结构形状，以实现最佳的性能。
另一种拓扑优化方法是基于形状的拓扑优化，它着重于优化结构的整体形状，而不是局部密度分布。
通过调整结构的整体形状，可以实现更有效的载荷传递路径和减少应力集中，从而改善结构的性能。
OptiStruct可以使用这种方法来帮助工程师设计出更加优化的结构形状，以满足特定的性能需求。
总的来说，OptiStruct提供了多种拓扑优化方法，包括基于密
度的拓扑优化和基于形状的拓扑优化，工程师可以根据具体的设计需求和性能目标选择合适的方法来进行结构优化，以实现最佳的设计效果。
基于OptiStruct的结构优化设计方法
基于OptiStruct的结构优化设计方法作者：张胜兰优化设计是以数学规划为理论基础，将设计问题的物理模型转化为数学模型，运用最优化数学理论，以计算机和应用软件为工具，在充分考虑多种设计约束的前提下寻求满足预定目标的最佳设计。
有限元法（FEM）被广泛应用于结构分析中，采用这种方法，任意复杂的问题都可以通过它们的结构响应进行研究。
最优化技术与有限元法结合产生的结构优化技术逐渐发展成熟并成功地应用于产品设计的各个阶段。
一、OptiStruct结构优化方法简介OptiStruct是以有限元法为基础的结构优化设计工具。
它提供拓扑优化、形貌优化、尺寸优化、形状优化以及自由尺寸和自由形状优化，这些方法被广泛应用于产品开发过程的各个阶段。
概念设计优化――用于概念设计阶段，采用拓扑（Topology）、形貌（Topography）和自由尺寸（Free Sizing）优化技术得到结构的基本形状。
详细设计优化――用于详细设计阶段，在满足产品性能的前提下采用尺寸（Size）、形状（Shape）和自由形状（Free Shape）优化技术改进结构。
拓扑、形貌、自由尺寸优化基于概念设计的思想，作为结果的设计空间需要被反馈给设计人员并做出适当的修改。
经过设计人员修改过的设计方案可以再经过更为细致的形状、尺寸以及自由形状优化得到更好的方案。
最优的设计往往比概念设计的方案结构更轻，而性能更佳。
表1简单介绍各种方法的特点和应用。
OptiStruct提供的优化方法可以对静力、模态、屈曲、频响等分析过程进行优化，其稳健高效的优化算法允许在模型中定义成千上万个设计变量。
设计变量可取单元密度、节点坐标、属性（如厚度、形状尺寸、面积、惯性矩等）。
此外，用户也可以根据设计要求和优化目标，方便地自定义变量。
在进行结构优化过程中，OptiStruct允许在有限元计算分析时使用多个结构响应，用来定义优化的目标或约束条件。
OptiStruct支持常见的结构响应，包括：位移、速度、加速度、应力、应变、特征值、屈曲载荷因子、结构应变能、以及各响应量的组合等。
optistruct优化结构方法
optistruct优化结构方法OptiStruct优化结构方法OptiStruct是一种广泛应用于结构优化的工程分析软件。
它提供了一种有效的方式来优化结构设计，以满足特定的性能指标和约束条件。
OptiStruct基于有限元法和数值优化技术，可以在设计过程中自动寻找最佳的结构形状和尺寸。
结构优化是一种通过调整结构的形状、尺寸和材料来改善其性能的方法。
优化的目标可以是最小化结构的重量、最大化结构的刚度或最小化结构的应力等。
在过去，工程师们通常依靠经验和试错的方法来进行结构设计，这种方法效率低下且耗时长。
而OptiStruct的出现极大地提高了结构优化的效率和精度。
OptiStruct使用数值优化技术来解决结构优化问题。
数值优化是一种通过迭代计算来寻找最佳解决方案的方法。
在OptiStruct中，用户需要定义设计变量、目标函数和约束条件。
设计变量是用来描述结构的形状、尺寸和材料等参数，目标函数是用户希望优化的性能指标，约束条件是用户希望满足的限制条件。
OptiStruct会根据用户定义的问题进行计算，通过不断调整设计变量，最终找到最佳的结构解决方案。
OptiStruct支持多种优化方法，包括拓扑优化、尺寸优化和拼接优化等。
拓扑优化是一种通过改变结构的拓扑形状来优化结构性能的方法。
它可以自动去除不必要的材料，并将有限元模型重新分配材料，以实现结构的最佳性能。
尺寸优化是一种通过调整结构的尺寸来优化结构性能的方法。
它可以自动调整结构的尺寸，以实现最小的重量或最大的刚度等性能指标。
拼接优化是一种通过调整结构的连接方式来优化结构性能的方法。
它可以自动寻找最佳的连接方式，以实现最小的应力或最大的刚度等性能指标。
OptiStruct提供了用户友好的界面，使得结构优化变得简单而直观。
用户只需要按照软件的提示，逐步定义问题的参数和约束条件，OptiStruct会自动进行计算和优化。
同时，OptiStruct还提供了丰富的结果分析和可视化功能，方便用户对优化结果进行评估和验证。
optistruct多目标优化完整过程
有关多目标优化设计完整过程icefox163 邮箱：*****************由于做项目，我在仿真论坛上搜索过N次，只是查到说多目标要用加权和方法。
但是没有具体步骤，经过一些时间郁闷，看了几天的help，终于搞出来了。
我的经验如下，不一定正确（我个人感觉是正确的），我用的是9.0版。
我只是把我发现在问题，解决问题的过程说出来，可能语句不太通顺。
1. 我们用optistruct时只能有一个objective.如下图：我只用过min,其他三个我没有用过。
特别是后两个，谁用过说一下。
2.我们可以设置多个response,可以把很多response用dconstraint约束，但是只能有一个objective。
有时我们需要同时满足某几个response的最小值或是最大值。
但是deconstraint 只能设置response的上限或是下，不能设置为min或是max。
（听说可以将上限和下限设置成相近的值可以使约束近似定为某一确定的值）。
3.多目标其实在help里有说明，如下。
DRESP2 – Design Response via equations for design optimizationDescriptionWhen a desired response is not directly available from OptiStruct, it may be calculated using DRESP2. This response can be a functional combination of any set of responses that are the result of a design analysis iteration. These responses can be used as a design objective or as design constraints. The DRESP2 card identifies the equation to use for the response relationship and the input values to evaluate the response function.我看过一些论文，现在还没有什么新的理论可以实现多目标（可能我没有发现），现在对多目标的处理情况是response用函数关联起来，将不同的response设置为函数的变量，把多目标处理成为一个单目标。
OptiStruct复合材料优化设置
1.做完复合材料结构的自由尺寸优化后可根据优化结果自动生成各角度铺层块
的形状，默认的是一个角度由4个铺层块叠加而成，可不可以更改这个数值，变成3个或2个？
OUTPUT,FSTOSZ,YES,3，或者
OUTPUT,FSTOSZ,YES,2
在FEM文件中的OUTPUT卡片为：
OUTPUT,FSTOSZ,YES,VALUE
OUTPUT表示优化后生成*.sizing.fem文件（*表示自由尺寸设计中的文件名）；FSTOSZ表示“FreeSize to Size”；YES表示激活该输出设置；VALUE表示设置的铺层组个数，缺省为4。
在了解了FEM中的卡片含义后，用户可以根据需要在fem文件中自定义铺层组数。
自由尺寸设计中的制造约束自动包含在*.sizing.fem文件中。
2.复合材料中自由尺寸优化可以设定超级层，比如教程中一般设定为0°，45°，-45°和90°
四个超级层，自由尺寸优化后会自动将每个超级层拆分为4个子层。
如果我想将每个超级层拆分为6个或其他数量的子层该怎么设置呢？
OUTPUT,FSTOSZ,YES,6
在OUTPUT中设置
可以hw90後針對複材可進行疊層方向+拓樸+疊層厚度進行優化
但目前相當不方便使用
9.0可以支持复合材料的拓扑优化。
9.0不仅可以做
而且很方便
2Dpage里面有个hyperlaminate面板（要选对模板才有）
专门做复合材料优化的。
OptiStruct优化教程最全ppt课件
OptiStruct 优化概览
拓扑 自由尺寸
计阶段 形状
Gauge9 & 10
Gauge1, 2 & 3
Gauge5 Gauge11, 12 & 13
Optimization
Gauge14 &15
Gauge4
Gauge6 Gauge7
完整的有限分析求解器
尺寸
求解器中立 实验设计 近似 随机研究 10
3
Copyright © 2013 Altair Engineering, Inc. Proprietary and Confidential. All rights reserved.
第1章-介绍
HyperWorks 概述 OptiStruct 概述
4
Copyright © 2013 Altair Engineering, Inc. Proprietary and Confidential. All rights reserved.
HyperWorks Overview
•制造仿真
HyperForm HyperXtrude
•企业流程管理
Data Manager Process Manager PBS/Professional
•可视化工具
HyperView Player
6
Copyright © 2013 Altair Engineering, Inc. Proprietary and Confidential. All rights reserved.
OptiStruct 优化
Copyright © 2013 Altair Engineering, Inc. Proprietary and Confidential. All rights reserved.
OPTISTRUCT结构优化设计分析手册
结构优化设计OPTISTRUCT分析手册目录第一章基础知识 (2)1.1结构优化的数学理论 (2)1.1.1数学模型 (2)1.1.2灵敏度分析理论 (2)1.1.3近似模型 (3)1.1.4寻优方法 (3)1.2OptiStruct参数和卡片 (4)1.2.1模型响应 (4)1.2.2子工况响应 (5)1.2.3OptiStruct优化类型和卡片参数 (7)第二章拓扑优化技术 (13)2.1拓扑优化技术简介 (13)2.1.1单元密度 (13)2.1.2制造工艺约束 (13)2.2拓扑优化实例 (17)2.2.1C型夹结构的概念设计 (17)2.2.2汽车控制臂的概念设计 (20)2.2.3利用DMIG进行模型缩减的悬臂梁的拓扑优化 (23)第三章形貌优化技术 (29)3.1形貌优化技术简介 (29)3.2形貌优化实例 (29)3.2.1受扭平板的形貌优化 (29)3.2.2磁头悬臂的拓扑和形貌优化 (31)第四章尺寸优化技术 (35)4.1尺寸优化技术简介 (35)4.2尺寸优化实例 (35)4.2.1支架的尺寸优化 (35)4.2.2碎纸机的尺寸优化 (39)4.2.3飞机翼肋的自由尺寸优化 (42)第五章形状优化技术 (47)5.1形状优化技术简介 (47)5.2形状优化技术实例 (47)5.2.1带制造工艺约束的自由形状优化 (47)第一章基础知识1.1结构优化的数学理论1.1.1数学模型结构优化设计（optimum structural design）是指在给定的约束条件下，按照某种目标（如重量最轻、刚度最大、成本最低等）求出最好的设计方案。
结构优化设计具有三要素，其分别为设计变量、目标函数和约束条件。
设计变量是指在优化的过程中可以发生改变的一组参数；目标函数是要求最优的设计性能，是关于设计变量的函数；约束条件是对设计变量的变化范围进行控制的限制条件，是对设计变量和其他性能的基本要求。
OptiStruct结构优化
• 第1天
• 简介 • 理论背景 • 优化设置界面 • 拓扑优化 • .fem 文件 和.out文件 • 一个完整的流程：从 CAD 到 CAD
• 第2天
• 使用Inspire进行拓扑优化 • HyperMorph网格变形 • 形状优化
• 第3天
• 自由形状优化 • 形貌优化 • 尺寸优化
• 自由尺寸优化 • 优化策略
OptiStruct 文件和结果
Copyright © 2015 Altair Engineering, Inc. Proprietary and Confidential. All rights reserved.
OptiStruct:完整的结构分析解决方案
• 静态线性和非线性准静态分析 • 线性热应力分析 • 惯性释放 • 屈曲分析（可带预应力） • 正则模态/复模态（可带预应力） • 频率响应(模态法，直接法) • 瞬态响应(模态法，直接法和傅里叶变换法) • NVH分析 (包括流固耦合) • 谱分析（随机谱、响应谱） • 疲劳分析 • 超单元 • 瞬态和稳态传热分析 • 复材分析 • 转子动力学 • ……
HyperWorks 优化技术
Altair OptiStruct® 结构、振动和疲劳优化
Altair HyperStudy® 多学科研究和优化
solidThinking Inspire 面向设计师的结构优化
Copyright © 2015 Altair Engineering, Inc. Proprietary and Confidential. All rights reserved.
• 制造约束
• 练习1c – Pattern Repetition using Topology Optimization • 练习1d – Topology Optimization of a frame
optistruct拓扑优化原理
optistruct拓扑优化原理
OptiStruct是一种用于结构优化的有限元分析软件，它使用拓扑优化原理来寻找最佳的结构形状。
拓扑优化是一种通过改变结构的拓扑形状（即结构的布局或连接方式）来实现结构轻量化和性能优化的方法。
在OptiStruct中，拓扑优化主要通过以下步骤实现：
1. 设定设计域，用户首先需要定义一个设计域，即结构可以存在的空间范围。
这个设计域可以是整个结构的空间，也可以是结构的某个局部区域。
2. 设定约束条件，用户需要指定一些设计约束条件，例如结构的最大尺寸、最小厚度、受力范围等。
这些约束条件可以帮助OptiStruct在优化过程中保持结构的可行性和实用性。
3. 设定载荷和边界条件，用户需要定义结构所受的载荷和边界条件，这些载荷和边界条件将影响结构的性能和行为。
4. 进行拓扑优化，OptiStruct将根据用户设定的设计域、约束条件、载荷和边界条件，通过数学优化算法和有限元分析技术，在给定的设计空间中寻找最佳的结构拓扑形状。
在这个过程中，
OptiStruct会自动调整结构的拓扑形状，以满足设计要求并最小化结构的重量或成本。
5. 评估优化结果，优化过程结束后，用户需要对优化结果进行评估，包括结构的性能、重量、刚度等方面。
根据评估结果，用户可以进一步调整设计参数，重新进行优化，直至达到满意的设计目标。
总的来说，OptiStruct的拓扑优化原理基于数学优化和有限元分析技术，通过自动调整结构的拓扑形状来实现结构的轻量化和性能优化，为工程设计提供了强大的工具和方法。
optistruct复合材料优化算法
optistruct复合材料优化算法
OptiStruct是一种用于结构优化的先进软件工具，可以用于复合材料的优化设计。
OptiStruct使用了一种基于有限元方法的优化算法，可以在给定的设计空间内自动搜索最优解。
对于复合材料的优化设计，OptiStruct可以考虑材料的强度、刚度、疲劳寿命等多个方面的要求，并在给定的约束条件下，自动调整复合材料的层厚度、层角度、层堆叠顺序等参数，以达到最优设计。
具体而言，OptiStruct可以通过以下几个步骤来进行复合材料的优化设计：
1. 定义设计空间：确定复合材料的设计变量，例如层厚度、层角度等。
2. 定义目标函数：确定需要优化的目标，例如最小化结构的重量或最大化结构的刚度。
3. 定义约束条件：确定设计的约束条件，例如最大应力、最大位移等。
4. 运行优化算法：使用OptiStruct的优化算法，在给定的设计空间内搜索最优解。
5. 分析结果：根据优化结果，评估复合材料结构的性能，并根据需要进行进一步的优化或设计修改。
总的来说，OptiStruct提供了一种强大的工具，可以帮助工程师进行复合材料的优化设计，以提高结构的性能和效率。
Optistruct优化结构设计实例
Optistruct优化结构设计实例本文主要介绍Optistruct 软件优化方法在结构设计改进中的应用。
通过使用拓扑优化和形貌优化方法对一款摩托车后挡泥板进行结构优化，使用自由形状优化方法对发动机减震衬套的截面进行优化。
一、基本知识介绍 1.优化的数学模型优化设计的数学表达式为：◎最小化(Minimize)◎约束条件(Subject to)式中，是设计变量;是目标函数;是不等式约束函数;是等式约束函数。
2.Optistruct 迭代算法Optistruct 采用局部逼近的方法来解优化问题。
其步骤如下：1)采用有限元分析相应物理问题;2)收敛判据;3)设计灵敏度分析;4)利用灵敏度信息得到近似模型，并求解近似优化问题;5)返回第一步。
这种方法用于每步迭代设计变量变化很小的情况，得到的结果为局部最小值。
设计变量的最大变化一般发生在最初的迭代步中，此时没有必要进行太多的近似分析。
3.响应的定义方法Optistruct 中的数据卡片格式采用的是Nastran 格式，因此描述响应变量的卡片主要有三种：DRESP1、DRESP2 和DRESP3。
其中，一般的结构响应是通过DRESP1 定义;组合响应通过DRESP2 或DRESP3 定义，DRESP2 引用卡片DEQATN 定义的方程，DRESP3 利用LOADLIB I/O 选项标识用户定义的外部程序。
对于一些多目标的优化问题，往往需要通过组合响应方法，将多目标问题转化为单目标问题。
这里不做过多讨论。
4.常用的响应主要有质量、体积、质量分数、体积分数、静态应变能、加权应变能、模态频率和Vonmises 应力等。
其中，质量分数和体积分数只能应用于拓扑优化分析中;在拓扑优化和自由尺寸优化中，Vonmises 应力约束只能定义为全局。
二、挡泥板支架的优化1.问题描述将原支架中间的孔填平，重新寻找最优的空间布局。
优化描述为：◎优化目标：最小化单元应变能;◎优化约束：质量分数(0.3～1.0);◎优化变量：设计区域每个单元的单元密度。
Altair OptiStruct 10.0拓扑优化实例1
㓳Ґа˖⊭䖖 㟲Ⲵᾲ 䇮䇑˄OS2010˅㾱≲ ⭘OptiStructs Ո 㜭 ⊭䖖 㟲䘋㹼ᾲ 䇮䇑ˈՈ Ⲵ㔃 нӵ䟽䟿 䖫ˈф┑䏣 䖭㦧 Ⲵ㓖 㾱≲DŽ⊭䖖 㟲 䲀 㖁Ṭ 䇮䇑 ˄㬍㢢˅ н 䇮䇑 ˄哴㢢˅ˈ 1 ⽪DŽ䴦Ԧ 㓖 ⛩˄䖭㦧 ⛩˅Ⲵ ս〫ˈ 䈕⛩к й⿽䖭㦧 ӗ⭏Ⲵս〫 Ѫ0.05ǃ0.02ǃ0.04ˈՈ 䇮䇑Ⲵⴞḷ 㜭 䇮䇑 DŽՈ 䰞仈 䘠 л˖ⴞḷ˖փ〟㓖 ˖ 䖭㦧Ⲵ㢲⛩ 1лⲴ ս〫 Ҿ0.05mm˗䖭㦧Ⲵ㢲⛩ 2лⲴ ս〫 Ҿ0.02mm˗䖭㦧Ⲵ㢲⛩ 3лⲴ ս〫 Ҿ0.04mmDŽ䇮䇑 䟿˖䖭㦧 ⛩1 䇮䇑 н 䇮䇑 Ⲵ 䲀 㖁Ṭ⁑⽪ Ⲵ 䗷〻 л ˖- ḷ䇶 䇮䇑он 䇮䇑 Ⲵ 䲀 ⁑ HyperMesh˗- ѹ Ⲵ ǃ䗩⭼ Ԧǃ䖭㦧ǃ Ո ˗- ⭘OptiStuct⺞ Ⲵ Ո ˗-㔃 ˄ փⲴ ˅ ԕ Ӿ0 1ⲴӁ 䇮䇑オ䰤ѝ ⽪ˈ䴰㾱 Ⲵ Ⲵ 䎻 Ҿ1DŽHyperMeshѝ ・ 䲀 ⁑ㅜ1↕˖䖭 OptiStruct 䈫 Ԧ1. HyperMesh2. User Profiles 䈍Ṷѝ䘹 OptiStructˈ ⛩ OKDŽ3.⛩ ḿ 䫞Files Panel DŽ ⲴOpen file… 䈍Ṷѝ䘹carm.hm Ԧˈ䈕 ԦսҾ<install_directory>/tutorials/hwsolvers /optistruct/4.⛩ Openˈcarm.hm Ԧ㻛䖭 HyperMesh䘋〻ѝˈ ԓ䘋〻ѝⲴ Ԇ DŽㅜ2↕˖ ・ օ ѹ 䘲Ⲵ㓴Ԧ⽪ ѝ ⭘ Ⲵйњcomponentsһ 㓿 ѹˈԕл䴰㾱 䳶 Ѫ⇿њcomponents Ⲵ DŽ1.⛩ Model 䫞ˈ ⁑ ⍿㿸デ к⛩ 啐ḷ 䭞ˈ〫 ḷ㠣Createˈ◰⍫ Ҽ㓗㨌 䘹 Materialˈ 2˖2↕僔1デ2. Nameḿѝ䭞 Steel3. Card imageḿѝ䘹 MAT13↕僔3デ4.⛩ Create/Editˈ5. MAT1㨌 ⭼䶒ˈ䇮㖞EѪ2.0E5ˈNuѪ0.34↕僔5デ6.⛩ return⽪˖ ѝⲴḀа亩⋑ 䍻 ˈ ԕ䙊䗷⛩ 䈕䘹亩 ◰⍫ˈ❦ ⽪Ⲵ䗃 ḿѝ䍻 DŽԕк ・Ҷањ Ⲵ steelˈ ѪOptiStruct Ⲵlinear isotropicˈ ∿⁑䟿Ѫ2E+05ˈ⋺ ∄Ѫ0.3DŽ⭡Ҿ ањ㓯 䶉 䰞仈ˈփ〟 ˈ ↔н䴰㾱 DŽն Ⲵ лˈ 享䇮 DŽ ԕ䲿 ⭘card image 䶒 collectorⲴ ⡷ 䘋㹼 DŽ7.⛩ Model 䫞ˈ ⁑ ⍿㿸デ к⛩ 啐ḷ 䭞ˈ〫 ḷ㠣Createˈ◰⍫ Ҽ㓗㨌 䘹 Propertyˈ8. Nameḿ䭞 design_prop9.⛩ card image= 䘹 PSOLID10.⛩ material = 䘹 Steel11.⛩ Create12. к ・ањ ⲴPropertyˈ Nameḿ䭞 nondesign_prop13.⛩ card image= 䘹 PSOLID14.⛩ material = 䘹 Steel15.⛩ Create16.ӾCollectorsⲴл 㨌 ⛩ Assign䘹 Component Propertyˈ 55↕僔16デ17.⛩ Compˈ䘹nondesign, ⛩ select6↕僔17デ18.⛩ property= 䘹 nondesign_prop19.⛩ assign20.䟽 20-22↕ˈ䇮㖞design_prop design21.⛩ returnㅜ3↕˖ 䖭㦧 load collector↕僔䴰㾱 4њ䖭㦧 load collectorˈ ѪSPCǃBrakeǃCorner Potholeˈ н Ⲵ仌㢢ˈ↕僔 л˖1.⛩ Model 䫞ˈ ⁑ ⍿㿸デ к⛩ 啐ḷ 䭞ˈ〫 ḷ㠣Createˈ◰⍫ Ҽ㓗㨌 䘹 LoadCollector2.⛩ name = 䗃 SPC3. Card imageѝ䘹 ѪNone4.⛩ color 䈳㢢 䟼䘹 а⿽仌㢢5.⛩ Create6. кˈ йњ䖭㦧 ˈ 〠 ѪBrakeǃCorner Potholeㅜ4↕˖ 㓖1. 䗩デ ⛩ LoadCollectorsˈ 䭞⛩ SPC ⛩ M ake CurrentˈSPC䇮㖞Ѫ Ⲵ2.ӾAnalysis亥䶒ˈ⛩ Constraintsˈ䘋 ѹ㓖 Ⲵ䶒3.Ӿ䶒 Ⲵ 䫞ѝ䘹 create 䶒4. デ ѝˈ䙊䗷⛩ 䘹 ㇑аㄟⲴ㢲⛩˄ ㄟˈ 7˅ˈ㓖dof1ǃdof2 dof3йњ㠚⭡ ˈdof4ǃdof5 dof6йњ㠚⭡ ⋑ 㓖5.⛩ Createˈ 㓖 ˈ デ ѝ㻛䘹 Ⲵ㢲⛩ ⧠й䀂 㓖 ㅖˈк䗩Ⲵ 123㺘 ⋯x䖤ǃy䖤ǃz䖤 Ⲵ〫 㠚⭡ 㓖7㓖 ㇑аㄟⲴdof1ǃdof2 dof3 йњ㠚⭡6.䘹 ㇑ аㄟⲴ㢲⛩ 㓖 dof 2 dof 3 㠚⭡ ˈ 87.⛩ create DŽ デ ѝ㻛䘹 Ⲵ㢲⛩ ⧠й䀂 㓖 ㅖ ˈк䗩Ⲵ23㺘 ⋯y 䖤ǃz䖤 Ⲵ〫 㠚⭡ 㓖 DŽ8㓖 ㇑ аㄟⲴdof2 dof3 єњ㠚⭡8.⛩ nodes ˈ Ӿ 䘹亩デ ѝ䘹 by id9.䗃 3239 䖖ˈ 䘹 ID Ѫ3239Ⲵ㢲⛩ˈ 9DŽ10.ӵ㓖 dof3DŽ11.⛩ create DŽ デ ѝ㻛䘹 Ⲵ㢲⛩ ⧠й䀂 㓖 ㅖ ˈк䗩Ⲵ3㺘 ⋯z 䖤 Ⲵ〫 㠚⭡ 㓖 DŽ9㓖 ID3239㢲⛩Ⲵdof33239 㢲⛩12.⛩ return䘄 ѫ㨌ㅜ5↕˖ 䖭㦧㢲⛩2699к 䖭йњ⤜・Ⲵ ˈ xǃy z кˈ Ҿbrakeǃcorner potholeйњload collectorDŽ ⭘㺘1ѝⲴ 䖭㦧DŽ փ↕僔 л˖㺘1 Ⲵ䇮Node Id Collector Magnitude Axis2699brake1000x-axis2699corner1000y-axis2699pothole1000z-axis1. 䗩デ ⛩ LoadCollectorsˈ 䭞⛩ Brake ⛩ Make CurrentˈBrake䇮㖞Ѫ Ⲵ2.ӾAnalysis亥䶒ˈ⛩ forcesˈ䘋 ѹ䖭㦧Ⲵ䶒3.⛩ nodes 䘹 by id4.䗃 㢲⛩ 2699ˈ 䖖䭞5.⛩ 䖖䭞magnitude= 䗃 1000.0ˈ 䖖䭞6.⛩ magnitude =л䶒Ⲵ ѹ ˈ 㨌 ѝ䘹 x-axis7.⛩ createˈ 㢲⛩2699Ⲵx䖤 1000 սⲴ䳶ѝ ˈ↔ 㢲⛩2699⧠ањ x Ⲵ㇝ DŽ8.ѪҶ 㿶䖭㦧Ⲵ㺘⽪㇝ ˈ 䘹 uniform size= 䭞 100ˈ 䖖䭞9. 䗩デ ⛩ LoadCollectorsˈ 䭞⛩ Corner ⛩ M ake CurrentˈCorner䇮㖞Ѫ Ⲵ10.⛩ nodes 䘹 by id11.䗃 㢲⛩ 2699ˈ 䖖䭞12.⛩ magnitude= 䗃 1000.0ˈ 䖖䭞13.⛩ magnitude =л䶒Ⲵ ѹ ˈ 㨌 ѝ䘹 y-axis14.⛩ createˈ 㢲⛩2699Ⲵy䖤 1000 սⲴ䳶ѝ15. 䗩デ ⛩ LoadCollectorsˈ 䭞⛩ Pothole ⛩ Make CurrentˈPothole䇮㖞Ѫ Ⲵ16.⛩ nodes 䘹 by id17.䗃 㢲⛩ 2699ˈ 䖖䭞18.⛩ magnitude= 䗃 1000.0ˈ 䖖䭞19.⛩ magnitude =л䶒Ⲵ ѹ ˈ 㨌 ѝ䘹 z-axis20.⛩ createˈ 㢲⛩2699Ⲵz䖤 1000 սⲴ䳶ѝ21.⛩ return Analysis 亥䶒10㢲⛩2699 йњ Ⲵ䖭㦧ㅜ6↕˖ OptiStruct䇮 䗩⭼ Ԧ ѹ DŽ1. Analysis亥䶒䘋 loadsteps 䶒2.⛩ name= 䗃 Brakeˈ 䖖䭞3.⺞䇔typeѪlinear static4.⺞䇔SPC Ⲵ 䘹Ṷ㻛䘹ѝˈ5.⛩ Ⲵ ⴞ Ӿload collectors 㺘ѝ䘹 spc6.⺞䇔LOAD Ⲵ 䘹Ṷ㻛䘹ѝˈ⛩ Ⲵ ⴞ Ӿload collectors 㺘ѝ䘹 brake7.⛩ createˈањOptiStruct brake 㓿 ˈ䈕 Ⲵ㓖 ⭡loadcollectorѝⲴspc ˈ ⭡load collectorѝⲴbrake8. ṧ↕僔 ѹCorner Pothole9.⛩ return Analysis⭼䶒HyperMeshѝ䇮㖞Optimizationㅜ7↕˖Ѫ Ո ѹ䇮䇑 䟿1. Analysis亥䶒䘹 optimization䶒2.䘹 topology䶒3.Ӿ䶒 Ⲵ 䫞ѝ䘹 create 䶒4.⛩ DESVAR= 䗃 design_prop, 䖖䭞5.⛩ props 䘹 design_propˈ⛩ select6.䘹 type: PSOLID7.⛩ Createˈ ѹҶањ Ո Ⲵ䇮䇑オ䰤design_propˈ PropertycollectorѝⲴ Ѫdesign_propⲴ ⧠ 䜭 䇮䇑オ䰤ѝ8.⛩ return䘄 optimization䶒ㅜ8↕˖ ѹ䘉њՈ 䰞仈ѝˈⴞḷ փ〟Ⲵ ˈ㘼㓖 Ⲵ2699 㢲⛩Ⲵս〫DŽ єњ ˖ањ ⭘Ҿ ѹⴞḷⲴփ〟 ˈ ањ ս〫 DŽ ⽪˖⭡Ҿйњ䖭㦧 䜭 ⭘ Ⲵ㢲⛩ս〫 Ѫ ˈ ԕ 䴰㾱 ѹањս〫 DŽ1.䘹 responses䶒2.⛩ response = 䗃 volDŽ3.⛩ ㊫ response type 㨌 ѝ䘹 volume4.⺞䇔regional/total㖞Ҿtotal˄唈䇔 ˅ˈ5.⛩ createDŽ⁑ Ⲵփ〟 vol 㻛 ѹ6.⛩ response = 䗃 disp17.⛩ response type 㨌 ѝ䘹 Static displacementDŽ8.⛩ nodes Ӿ Ⲵ 亩䘹 㨌 ѝ䘹 by IDDŽ9.䗃 2699 䖖DŽ йњ Ⲵ㢲⛩㻛䘹10.䘹 total dispDŽ䘉 xǃyǃzйњ ḷ䖤 Ⲵ ս〫DŽ11.⛩ createDŽ㢲⛩2699Ⲵ ս〫 disp1 㻛 ѹDŽ12.⛩ return䘄 optimization䶒 DŽㅜ9↕˖ ѹⴞḷѝⴞḷ ѹⲴvol փ〟 DŽ1. optimization䶒 ˈ䘹 objective 䶒2.⛩ objective䶒 к䀂Ⲵ䖜 䫞ˈӾ 㨌 ѝ䘹 min3.⛩ response =ˈ Ӿ 㺘ѝ䘹 Vol4.⛩ create5.⛩ return䘄 optimization䶒 DŽㅜ10↕˖ ѹ䇮䇑㓖⇿ањ ˈ ѹⲴ ս〫 disp1 ањкл䲀㓖 DŽ1. optimization䶒 䘹 dconstraints 䶒2.⛩ constraint = 䗃 constr13.⺞䇔upper bound =㻛䘹ѝˈ4.⛩ upper bound = 䗃 0.055.⛩ response = 㺘ѝ䘹 disp16.⛩ loadstepsˈ䘹 brake7. ⛩ select8.⛩ createbrakeˈ disp1к ѹҶањк䲀Ѫ0.05Ⲵ㓖 DŽ9.⛩ constraint = 䗃 constr210.⺞䇔upper bound = 㻛䘹ѝˈ11.⛩ upper bound = 䗃 0.0212.⛩ response= 㺘ѝ䘹 disp113.⛩ loadstepsˈ䘹 corner14.⛩ createcornerˈ disp1к ѹҶањк䲀Ѫ0.02Ⲵ㓖 DŽ15.⛩ constraint = 䗃 constr316.⺞䇔upper bound = 㻛䘹ѝˈ17.⛩ upper bound = 䗃 0.0418.⛩ response = 㺘ѝ䘹 disp119.⛩ loadstepsˈ䘹 pothole20.⛩ create21.⛩ returnє⅑䘄 ѫ㨌potholeˈ disp1к ѹҶањк䲀Ѫ0.04Ⲵ㓖 DŽㅜ11↕˖ỰḕOptiStruct䗃㹼≲䀓 ˈOptiStruct ԕ ⁑ 䘋㹼ṑ傼ˈԕ䇴ՠ⁑ 䇑㇇ 䴰㾱Ⲵ⻱ⴈオ䰤ԕ DŽ ṑ傼䘀㇇ѝˈOptiStructҏՊỰḕ 㹼 Ո 䴰Ⲵ ˈ ⺞ 䘉Ӌ нՊ ケDŽ1. Analysis亥䶒䘹 OptiStruct 䶒2.⛩ input file: ḿ Ⲵsave as…ˈ Save file… 䈍Ṷ3.䘹 ањ⭘ OptiStruct ԦⲴⴞ ˈ File name:ḿѝ䗃 ⁑ Ԧcarm_check.femˈ4.⛩ SaveDŽ.5.fem ԦⲴ ѪOptiStruct䗃 ԦⲴ 㦀 DŽ ⌘carm_check.femⲴ Ԧ ս㖞 ⽪ input file: ḿѝ6.⛩ export options: 䖜 䫞ˈ䘹 all7.⛩ run options:䖜 䫞ˈ䘹 check8.⛩ memory options: 䖜 䫞ˈ䘹 memory default9.⛩ OptiStruct䘉ṧ ҶOptiStructỰḕ䘀㇇ˈа 䗷〻㔃 ˈ ԕ ⲴDOS UNIXデ ѝˈⴻ carm_check.out ԦⲴ ˈ Ԧ䇮㖞Ⲵ ǃՈ 䰞仈Ⲵ䇮㖞ǃ 䘀㹼䇑㇇ 䴰㾱Ⲵ ⺜ⴈオ䰤 Ⲵՠ䇑ǃՈ 䘝ԓ 䇑㇇ 䰤Ⲵ ˈҏ 㜭ⴻ 䆖 䭉䈟 DŽՈ 䰞仈 ・ ↓⺞ˈ䈧ḕⴻcarm_check.out ԦѝⲴOptimization Problem Parameters䜘 DŽⴞḷ ↓⺞ˈ䈧ḕⴻcarm_check.out ԦѝⲴOptimization Problem Parameters䜘 DŽ㓖 ↓⺞ˈ䈧ḕⴻcarm_check.out ԦѝⲴOptimization Problem Parameters䜘 DŽ䏣 Ⲵ⺜ⴈオ䰤䘀㹼Ո ˈ䈧ḕⴻcarm_check.out ԦѝDisk Space Estimation Information䜘 DŽㅜ12↕˖䘋㹼Ո ≲䀓䇑㇇1. Analysis亥䶒䘹 OptiStruct 䶒2.⛩ input file: ḿ Ⲵsave as…ˈ Save file… 䈍Ṷ3.䘹 ањ⭘ OptiStruct ԦⲴⴞ ˈ File name:ḿѝ䗃 ⁑ Ԧ arm_check.femˈ4.⛩ SaveDŽ.5.⛩ run options:䖜 䫞ˈ䘹 optimization.6.⛩ OptiStructˈ䘋㹼≲䀓≲䀓㔃 ˈDOSデ ⧠Ā…Processing completeā DŽ ⁑ 䭉䈟ˈOptiStructҏՊ ⽪ 䭉 ↔ carm_complete.out Ԧѝˈ փ 䙊䗷 Ԧ㕆䗁 ḕⴻDŽ≲䀓䗷〻ѝˈ䖟Ԧ㠚 ⭏ ԕл Ԧ˖carm_complete.resˈcarm_complete.hgdataˈcarm_complete.outˈcarm_complete.oslogˈcarm_complete.ossˈcarm_complete.shˈcarm_complete_hist.mvwˈcarm_complete.HM.ent.cmfˈcarm_complete.statㅹˈ䘉Ӌ Ԧarm_check.fem Ԧ ањⴞ ѝDŽ7. 䰝DOSデ ⛩ returnˈ䘋 ѫ㨌 DŽHyperViewѝḕⴻ㔃 ⨶䘝ԓѝˈ 㔃 㻛䗃 carm_complete_des.h3d ԦDŽ ˈ ㅜа⅑ а⅑䘝ԓѝ⇿⿽ ⲴDisplacement˄ս〫˅ Stress˄ ˅㔃 㻛唈䇔䗃 carm_complete_s#.h3d Ԧˈ䘉䟼”#” ⲴIDDŽл䶒 ӻ㓽 օ HyperViewѝḕⴻ㔃 DŽㅜ13↕˖ḕⴻ㔃1. Ԕデ ⴻ Process completed successfully ˈ⛩ 㔯㢢ⲴHyperView 䫞ˈ 㜭 HyperViewˈ 㠚 䖭 㔃 DŽ⁑ 㔃 Ԧ 䖭 HyperViewⲴ デ ⧠ˈ⌘ HyperViewⲴйњн 亥䶒ѝˈ 䖭 Ҷ3њ.h3d ԦDŽ2.⛩ Close 䰝 デ DŽḕⴻ⁑ Ⲵ ⣦ Ҿ 䗩⭼ Ԧ ↓⺞ ѹ ⁑ DŽㅜ1亥 Ո 㔃 ˈㅜ2ǃ3ǃ4亥 ԕḕⴻ 㔃 ˈ3.⛩ ḿNext page 䫞䘋 ла亥䶒DŽㅜ2亥 ⽪arm_complete_s1.h3d Ԧ㔃 DŽ⌘ ˈ↔亥 ѪSubcase 1 –brakeˈ 㔃 о brake DŽ4.⛩ ḿ 䫞Contour DŽ5.⛩ ◰⍫Result type:ḿㅜањл 㨌 䘹 Displacement [v]DŽ6.⛩ ◰⍫ㅜҼњл 㨌 ˈ 䘹 MagDŽ7.⛩ Apply ⽪ս〫Ӂ DŽ8.⛩ ḿ 䫞Deformed DŽ9. Result type:ḿѝ䘹 Displacement [v]ˈ Scale˖ḿѝ䘹 model unitsˈType˖ḿѝ䘹 UniformDŽ10. value: ḿѝ䗃 10ˈ ս〫Ѫ10њ⁑ սˈ ս〫 ∄ DŽ11. Undeformed shape˖л䶒⛩ Show Ⲵл 㨌 ˈ䘹 WireframeDŽ12.⛩ ApplyDŽデ ⧠Ҷ⁑ Ӂ ˈ㺘䶒 Ⲵ Ⲵ㖁ṬDŽ11 ս〫Ӂ13. 12 ⽪ ⭫⁑ ѝ䘹 Linear Static12 ⭫⁑ ㊫14.⛩ 㓯 䶉 ḷ ⁑ ⭫DŽ ⽪ㅜањ brake ⭫ˈ⌘ḷⲴ ˈ䈤 ⁑ DŽ䈧 㘳л 䰞仈˖˄1˅ ㅜањ лˈ Ⲵ䖭㦧 ӰѸ ˛˄2˅ њ㢲⛩Ⲵ㠚⭡ 㻛㓖 Ҷ˛˄3˅䗩⭼ Ԧ ⭘Ҿ㖁Ṭ ˈ ⣦ ↓⺞˛15. GUIⲴ 䜘ˈ⛩ Static Analysis Iteration 0˄ 13 ⽪˅ˈ◰⍫LoadCase and Simulation selection 䈍ṶDŽ13◰⍫Load Case and Simulation selection 䈍Ṷ16. Iteration 18䘹 ㅜ18⅑䘝ԓDŽӁ ⽪ㅜањ brakeⲴㅜ18⅑䘝ԓⲴս〫㔃 ˈ оՈ Ⲵ 䘝ԓ DŽ17. ⅑⛩ 㓯 䶉 ḷ → ⭫DŽ18.⛩ Next page ḷˈ䘋 ㅜ3亥DŽㅜ3亥 ⽪arm_complete_s12.h3d Ԧ㔃 DŽ⌘ ˈ↔亥 ѪSubcase 2 –cornerˈ 㔃 о corner DŽ19.䟽 2ˉ17↕ ⽪ㅜҼњ ⁑ Ӂ DŽ䈧 㘳л 䰞仈˖˄1˅ ㅜҼњ лˈ Ⲵ䖭㦧 ӰѸ ?˄2˅ њ㢲⛩Ⲵ㠚⭡ 㻛㓖 Ҷ?˄3˅䗩⭼ Ԧ ⭘Ҿ㖁Ṭ ˈ ⣦ ↓⺞?20.⭘ ṧⲴ ⌅ˈỰḕㅜйњ potholeⲴս〫 DŽㅜ14↕˖ḕⴻ 㔃 䶉ㅜ1亥䖭 Ⲵ Ո 䘝ԓ㔃 ˄ ˅DŽ1.⛩ Previous page ḷⴤ 亥䶒 ⽪ѪDesign Historyˈ↔亥㔃⇿а↕Ո 䘝ԓDŽ2.⛩ ḿContour 䫞DŽ3.⛩ ◰⍫Result type˖ḿㅜањл 㨌 ˈ䘹 Element Densities[s]DŽ⛩◰⍫ㅜҼњл 㨌 ˈ䘹 DensityDŽ4. Averaging method˖ḿѝ䘹 SimpleDŽ5.⛩ Applyˈ ⽪ Ӂ DŽ6.䘹 ḿDeformed 䫞DŽ7.⛩ Show˖ḿˈ䘹 Featuresˈӵ ⽪ 㖁ṬⲴ䗩⭼DŽ8. GUIⲴ 䜘ˈ⛩ Design 㘵Iteration 0ˈ◰⍫Load Case and Simulationselection 䈍ṶDŽ9. Iteration 18䘹 ㅜ18⅑䘝ԓDŽ⁑ ѝⲴ 䝽Ҷа⿽ 㢢 ˈ⭘Ҿ㺘⽪ ⅑䘝ԓѝ Ⲵ DŽ䈧 㘳л 䰞仈˖˄1˅ Ⲵ 䜭 䘁1 㘵0?˄2˅ ѝ䰤 Ⲵ ˄ ӻҾ0 1ѻ䰤˅ˈ 䴰㾱䈳 DISCRETEDŽ DISCRETE˄ optimization䶒 opti controlѝ䇮㖞˅ ⭘Ҿ ѝ䰤 Ⲵ 䎻 Ҿ1 㘵0ˈ Ҿ Ⲵ㔃 DŽ Ҿ ˈ⧠ Ⲵ㖁Ṭ 㔃 㓿䏣 DŽ㔃 䴰㾱 Ⲵ 䎻 Ҿ1.0ˈ㘼н䴰㾱 Ⲵ 䎻 Ҿ0.0DŽ˄3˅max =ḿѝ ⽪1.0e+00? ⺞ ↔DŽн ˈ Ո Ⲵ䘋〻н DŽ ԕ䘋㹼 Ⲵ䘝ԓ ˄ ˅ ⴞḷⲴ OBJTOLⲴ ˄ optimization䶒 opti controlѝ䇮㖞˅DŽ 䈳 Ҷ DISCRETEˈ ф˄ ˅ ⴞḷⲴ OBJTOLӽн㜭ӗ⭏ Ⲵ䀓˄⋑ Ⲵ Ѫ1.0˅ˈ⭘ 㜭䴰㾱ỰḕՈ 䰞仈Ⲵ䇮㖞DŽ ѹⲴаӋ㓖 㔉 Ⲵⴞḷ л 㜭 ⌅䗮 Ⲵ˄ ѻӖ❦˅DŽ。
OPTISTRUCT结构优化设计分析手册
结构优化设计OPTISTRUCT分析手册目录第一章基础知识 (2)1.1结构优化的数学理论 (2)1.1.1数学模型 (2)1.1.2灵敏度分析理论 (2)1.1.3近似模型 (3)1.1.4寻优方法 (3)1.2OptiStruct参数和卡片 (4)1.2.1模型响应 (4)1.2.2子工况响应 (5)1.2.3OptiStruct优化类型和卡片参数 (7)第二章拓扑优化技术 (13)2.1拓扑优化技术简介 (13)2.1.1单元密度 (13)2.1.2制造工艺约束 (13)2.2拓扑优化实例 (17)2.2.1C型夹结构的概念设计 (17)2.2.2汽车控制臂的概念设计 (20)2.2.3利用DMIG进行模型缩减的悬臂梁的拓扑优化 (23)第三章形貌优化技术 (29)3.1形貌优化技术简介 (29)3.2形貌优化实例 (29)3.2.1受扭平板的形貌优化 (29)3.2.2磁头悬臂的拓扑和形貌优化 (31)第四章尺寸优化技术 (35)4.1尺寸优化技术简介 (35)4.2尺寸优化实例 (35)4.2.1支架的尺寸优化 (35)4.2.2碎纸机的尺寸优化 (39)4.2.3飞机翼肋的自由尺寸优化 (42)第五章形状优化技术 (47)5.1形状优化技术简介 (47)5.2形状优化技术实例 (47)5.2.1带制造工艺约束的自由形状优化 (47)第一章基础知识1.1结构优化的数学理论1.1.1数学模型结构优化设计（optimum structural design）是指在给定的约束条件下，按照某种目标（如重量最轻、刚度最大、成本最低等）求出最好的设计方案。
结构优化设计具有三要素，其分别为设计变量、目标函数和约束条件。
设计变量是指在优化的过程中可以发生改变的一组参数；目标函数是要求最优的设计性能，是关于设计变量的函数；约束条件是对设计变量的变化范围进行控制的限制条件，是对设计变量和其他性能的基本要求。
optistruct复合材料优化算法 -回复
optistruct复合材料优化算法-回复Optistruct是一种功能强大的有限元分析软件，广泛应用于复合材料结构的优化设计。
复合材料由不同种类的材料组合而成，其特点是强度高、重量轻、抗腐蚀性好等。
然而，复合材料的优化设计是一项复杂的任务，要考虑到材料的性能、成本、可制造性等因素。
Optistruct提供了一种高效的优化算法，可以帮助工程师在优化设计过程中充分发挥复合材料的优点。
在进行复合材料的优化设计时，第一步是确定设计目标。
这可能包括提高结构的强度、降低重量、最大限度地利用材料、降低制造成本等。
Optistruct提供了多种优化目标函数，并允许将多个目标同时考虑。
接下来，需要确定设计自由度，也就是影响结构性能的设计变量。
这些变量可以是材料的层厚度、纤维方向、接触面的大小等等。
Optistruct允许在优化过程中对这些设计变量进行调整。
然后，需要定义材料的性能。
这些性能可以是强度、刚度、损伤容限等。
Optistruct提供了多种材料性能模型，可以根据不同的材料类型进行选择。
同时，它还允许用户定义自定义的材料性能模型，以满足特定需求。
在确定了设计目标、设计自由度和材料性能后，下一步是建立有限元模型。
这需要将复合材料的几何形状、边界条件等信息输入到Optistruct中。
Optistruct支持多种CAD格式，可以读取主流的CAD软件生成的模型。
然后，用户需要为模型定义材料性质、单元类型等。
完成有限元模型的建立后，接下来是优化计算。
Optistruct提供了多种优化算法，包括拓扑优化、尺寸优化、材料优化等。
其中，拓扑优化是一种常用的优化方法，其目标是确定材料的最佳分布。
Optistruct通过对设计自由度进行迭代调整，逐步优化材料的分布，最终得到最优的解。
优化计算完成后，用户可以通过Optistruct提供的结果分析功能对优化结果进行分析。
这些功能包括应力分布、位移分析、疲劳寿命预测等。
通过这些分析，用户可以评估设计的性能，并对结果进行必要的调整。
基于OptiStruct的结构优化设计方法页
基于OptiStruct的结构优化设计方法作者：张胜兰优化设计是以数学规划为理论基础，将设计问题的物理模型转化为数学模型，运用最优化数学理论，以计算机和应用软件为工具，在充分考虑多种设计约束的前提下寻求满足预定目标的最佳设计。
有限元法（FEM）被广泛应用于结构分析中，采用这种方法，任意复杂的问题都可以通过它们的结构响应进行研究。
最优化技术与有限元法结合产生的结构优化技术逐渐发展成熟并成功地应用于产品设计的各个阶段。
一、OptiStruct结构优化方法简介OptiStruct是以有限元法为基础的结构优化设计工具。
它提供拓扑优化、形貌优化、尺寸优化、形状优化以及自由尺寸和自由形状优化，这些方法被广泛应用于产品开发过程的各个阶段。
概念设计优化――用于概念设计阶段，采用拓扑（Topology）、形貌（Topography）和自由尺寸（Free Sizing）优化技术得到结构的基本形状。
详细设计优化――用于详细设计阶段，在满足产品性能的前提下采用尺寸（Size）、形状（Shape）和自由形状（Free Shape）优化技术改进结构。
拓扑、形貌、自由尺寸优化基于概念设计的思想，作为结果的设计空间需要被反馈给设计人员并做出适当的修改。
经过设计人员修改过的设计方案可以再经过更为细致的形状、尺寸以及自由形状优化得到更好的方案。
最优的设计往往比概念设计的方案结构更轻，而性能更佳。
表1简单介绍各种方法的特点和应用。
OptiStruct提供的优化方法可以对静力、模态、屈曲、频响等分析过程进行优化，其稳健高效的优化算法允许在模型中定义成千上万个设计变量。
设计变量可取单元密度、节点坐标、属性（如厚度、形状尺寸、面积、惯性矩等）。
此外，用户也可以根据设计要求和优化目标，方便地自定义变量。
在进行结构优化过程中，OptiStruct允许在有限元计算分析时使用多个结构响应，用来定义优化的目标或约束条件。
OptiStruct支持常见的结构响应，包括：位移、速度、加速度、应力、应变、特征值、屈曲载荷因子、结构应变能、以及各响应量的组合等。
optistruct optimization analysis
optistruct optimization analysisOptiStruct是一种优化分析软件，它可以帮助用户进行结构设计的优化和验证。
以下是使用OptiStruct进行优化分析的步骤：1. 定义模型使用CAD软件创建模型，确保模型中包含必要的约束和负载条件。
导入模型时需要使用适当的文件格式，比如IGES、STEP或者CATIA等。
2. 应用材料属性根据模型的结构特点，应用合适的材料属性。
OptiStruct支持各种材料模型，包括线性弹性模型、非线性模型等。
在表示材料属性时还需考虑材料的实际特性，如弹性模量、泊松比等。
3. 设置约束条件在模型中设置约束条件，以保证计算的正确性。
约束条件必须遵循静力学平衡条件，比如支撑件必须提供足够的支撑力，以避免应力过大导致失效。
4. 设置负载条件负载条件是指施加在模型上的压力或载荷。
通过在模型上定义负载条件，可以对结构进行压力分析和应力评估。
负载条件应当与实际应用场景相符合，比如重力、风压等，并可以根据需求进行调整。
5. 进行优化分析OptiStruct提供了各种分析工具，可以对模型进行结构分析、尺寸优化、形状优化等。
在进行优化分析前，需要确定优化目标和限制条件。
优化目标应该具有明确的物理意义，比如最小成本、最小重量等。
6. 分析结果评估分析结果的评估是验证优化方案是否可行的关键环节，其中包括各个优化目标的目标值是否满足、各种约束条件是否得到满足、优化方案是否满足结构稳定性等。
如果优化方案不可行，需要对前面的步骤进行调整并重新进行优化分析。
7. 输出结果优化分析完成后，可以将结果导出保存为各种文件格式。
这可以方便地与其他软件或者人员进行共享或交流。
总之，OptiStruct是一种功能强大的优化分析软件，可以帮助用户优化结构的设计并提高结构的可靠性。
使用OptiStruct进行优化分析需要严格的设计、分析和评估过程。
Altair Optistruct优化技术
Altair OptiStruct优化技术Optistruct是一款优秀的结构有限元分析和优化求解器，支持几乎所有的隐式分析功能，包括线性和非线性静力分析、模态分析、频响分析、随机振动分析、瞬态响应分析、屈曲分析以及疲劳分析。
与其他隐式求解器相比，Optistruct最大的优势在于其全面的优化技术。
一、Optistruct优化方法Optistruct具备六种基本优化方法，分别是拓扑优化、形貌优化、尺寸优化、自由尺寸优化、形状优化和自由形状优化，是业界能力最强的有限元优化工具。
拓扑优化（topology）拓扑优化是一种被广泛应用的基础优化技术，其优化的设计变量是单元密度，并且最终单元密度的优化结果只有0和1两个离散取值。
但是HyperView的后处理技术提供一个阀值，让用户最终决定单元是删除还是保留。
形貌优化（toporaphy）形貌优化是一种专用于壳单元的结构优化方法，通过在壳单元上起筋的方式来提高壳体的结构刚度，因此形貌优化在一些软件中也被称为筋优化。
尺寸优化现在也称参数优化，是将有限元模型中材料属性、单元属性和载荷属性进行参数化后寻求最优结果的方法。
原先OPT尺寸优化只支持壳单元厚度优化、梁单元截面尺寸优化，现在已扩展到支持材料属性、载荷属性多种参数，因此现在的参数优化叫法也更加准确。
自由尺寸优化（Free size）自由尺寸优化是针对壳单元的一种密度优化方法，与壳单元的拓扑优化类似。
不同之处在于，自由尺寸优化可以得到厚度连续变化的壳单元结果。
这一优化技术主要用于确定复合材料的厚度，因为目前主要只有复合材料铺层工艺会关心壳体不同位置的厚度，其它常规工艺，如冷成型，其零件厚度基本由坯料厚度决定，对其做自由尺寸优化意义不大。
此外，Optistruct还提供Composite size和Composite shuffle两种专用于复合材料的优化方法，可对复合材料每个铺层的厚度和方向进行优化。
Optistruct的形状优化依托HyperMorph强大的网格变形功能，其原理是先对网格进行变形得到变形体，对其保存并定义成形状变量，优化的过程是在原始体与变形体之间寻找最优的变形方案，变形体相当于单元变形的边界约束。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
SUV车驾的轻量化开发
新车架
质量减少: 20% 扭转刚度增加: 31% 焊缝长度降低: 50%
原车架
11
Copyright © 2013 Altair Engineering, Inc. Proprietary and Confidential. All rights reserved.
Torsion Links的优化流程
优化定义
• 形状优化: 是根据预先设定的形状变量改变结构的形状，来寻求最佳的形状
的一种自动化方法。
• 尺寸优化: 是改变结构参数(厚度，１Ｄ属性，材料属性等)来寻求最优设计
的一种自动化的方法.
• Gauge: 是尺寸优化的特例，设计变量是２Ｄ属性 (Pshell 或 Pcomp) • 自由形状: 是通过自由移动一组边界节点来更改结构形状，寻求最佳形状的
Optimization 术语
• 设计变量: 在优化系统性能过程中，所需 改变的系统参数。
• 设计空间: 优化流程中可以设计更改的部 分。例如，在拓扑优化中，位于设计空间 内的材料。
20 < b < 40 30 < h < 90
17
Copyright © 2013 Altair Engineering, Inc. Proprietary and Confidential. All rights reserved.
F
x
x F /k
k, c
m
F
9
Copyright © 2013 Altair Engineering, Inc. Proprietary and Confidential. All rights reserved.
OptiStruct 优化概览
拓扑 自由尺寸
详细设计
形貌 设计流程 自由形状 概念设计阶段 形状
• 设计约束 (必须保证哪些性能指标?)
注: 函数f(x), gi(x)是连续的,可以是线性或非线性的,显式或隐式的， 例子: 显式 y(x) = x2 – 2x 隐式 y3 – y2x + yx - √ x = 0
14
Copyright © 2013 Altair Engineering, Inc. Proprietary and Confidential. All rights reserved.
拓扑优化设计空间和载荷 拓扑优化提供刚度的材料的分 析
拓扑优化后的几何提取
尺寸和形状优化,对设计结果进行微 调
Upper and lower link mass without pins is down to 176 lbs from 240 lbs.
12
Copyright © 2013 Altair Engineering, Inc. Proprietary and Confidential. All rights reserved.
• • •
形貌优化
• • • 练习4.6: L型支架的形貌优化 练习4.7: 带孔板的自由尺寸优化 练习4.8: OSSmooth处理拓扑优化结果
自由尺寸优化 设计解释 OSSmooth
2
Copyright © 2013 Altair Engineering, Inc. Proprietary and Confidential. All rights reserved.
8
Copyright © 2013 Altair Engineering, Inc. Proprietary and Confidential. All rights reserved.
OptiStruct 概览 多体动力学分析
A B
3 4
• 运动学
O2
2
otion
O4 1
1
• 静力学 • 准静态 • 动力学
HyperWorks Overview
•前处理
HyperMesh
HyperCrash
MotionView
•求解器
RADIOSS MotionSolve AcuSolve
•后处理
HyperView HyperGraph HyperGraph3D
•优化
Inspire OptiStruct HyperStudy
OptiStruct 概览
• 基本分析功能
• • • • • 线性静态分析. 模态分析. 线性屈曲分析. 稳态热应力分析 频响分析
• • 直接法 模态法
• 高级分析功能
• •
随机响应分析 瞬态响应分析
• • 直接法 模态法
•
基于傅立叶变换的瞬态响应分析
•
•
直接法模Βιβλιοθήκη 法• • •非线性接触分析 声腔分析(结构和流体) 疲劳分析 (-N和-N)
第二章-理论背景
优化 优化概念和定义
13
Copyright © 2013 Altair Engineering, Inc. Proprietary and Confidential. All rights reserved.
结构优化概念
优化问题描述: • 目标 (我想要的是什么?) 最小化 f(x) 或 最小化 [ f(x)的最大值] i =1,2,3,„N j = 1, 2, 3, „, M • 设计变量 (我可以改变什么?) XiL ≤ Xi ≤ XiU gj(x) ≤ 0
Optimization 术语
• 目标函数： 需要优化的系统的任何响 应函数。该响应是设计变量的函数。例 如：质量，应力，位移，转动惯量，频 率，重心，屈曲因子等。 • 约束函数： 新设计的系统响应函数必 须满足的边界条件。
min Weight(b,h)
(b,h) 70 MPa h 2*b
21
Copyright © 2013 Altair Engineering, Inc. Proprietary and Confidential. All rights reserved.
优化问题举例
设计空间的数学表示
梁高, h (mm)
梁宽, b (mm)
22
Copyright © 2013 Altair Engineering, Inc. Proprietary and Confidential. All rights reserved.
•可视化工具
HyperView Player
6
Copyright © 2013 Altair Engineering, Inc. Proprietary and Confidential. All rights reserved.
HyperWorks中的OptiStruct
7
Copyright © 2013 Altair Engineering, Inc. Proprietary and Confidential. All rights reserved.
优化定义
• 拓扑优化: 是在给定空间内，优化结构内部材料分布的一种数学方法。
• 形貌优化: 是一种高级的形状优化，OptiStruct会在给定零件的指定区域内
生成基于形状模式的加强结构。
• 自由尺寸优化: 是一种数学方法，它可以生成优化后２Ｄ结构上单元的厚度
分布。
15
Copyright © 2013 Altair Engineering, Inc. Proprietary and Confidential. All rights reserved.
一种自动化方法.
• Composite shuffle: 是用来决定最优的铺层顺序的一种自动化方法，设计
变量是铺层的叠放顺序。这种方法只针对使用PCOMP(G) 或 PCOMPP定义的复合 材料.
16
Copyright © 2013 Altair Engineering, Inc. Proprietary and Confidential. All rights reserved.
• 设计变量
• 宽度： • 高度： bL < b < bU, 20 < b < 40 hL < h < hU, 30 < h < 90
• 设计区域：所有梁单元 • 设计约束：
σ (b,h)
σ (b,h) h<2*b
max,
max,
with σ
with σ
max
max
= 160 MPa
= 60 MPa
第二天
概述
• 回顾 • 详细设计
• 尺寸优化
• 练习 5.1: 钢轨接头的尺寸优化 • 练习 5.2: 焊接支架的离散尺寸优化
•
形状优化
• 练习 5.3: L形悬臂梁的形状优化
• 练习 5.4: 钢轨接头的形状优化
•
自由形状优化
• 练习 5.5: 压缩机支架的自由形状优化 • 练习 5.6: 3D支架的自由形状优化
OptiStruct 优化
Copyright © 2013 Altair Engineering, Inc. Proprietary and Confidential. All rights reserved.
第一天
• 介绍
概述
• 理论背景 • 优化界面和设置 • 概念设计
• 拓扑优化
• • • • • 练习 练习 练习 练习 练习 4.1: 4.2: 4.3: 4.4: 4.5: 开始使用Inspire 在Inspire中多工况拓扑优化 有应力约束的挂钩拓扑优化 控制臂的拓扑优化 拓扑优化中使用模式重复
Optimization 术语
响应： 反映系统性能的数据， 比如(b,h) ; t(b,h), 质量
• DRESP1
• •