OPTISTRUCT培训资料(5.0)知识讲解

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Control_arm 优化求解பைடு நூலகம்骤
常用名词
▪ 设计变量（Design Variables）: 可变动以便改善系统性能的系统参数 ▪ 响应（Response）: 执行变量后的系统性能测量值. ▪ 目标函数（Objective Function ）: 期望最优的基于设计变量（诸如质
量、应力、位移、频率等）的响应函数 ▪ 约束函数（Constraint Functions ）: 设计被接受时响应函数必须满足
形貌优化（Topography Optimization）
载荷作用下的扭盘
设计变量生成
最终设计
最终云图
12
B E A D 1
+
0 .0
345678 3 .0 6 0 .0 y e s 5 .0 n o rm 1 .0 0 .0 0 .0 2 5 .0 0 .0
9 1 0 b o th
不同设计结构的扭盘抗变形性能比较
的边界条件 ▪ 可行性设计（Feasible Design ）: 满足所有约束的设计 ▪ 不可行设计（Infeasible Design） : 与约束冲突的设计 ▪ 最优设计（Optimum Design ）：满足所有约束且目标函数最优的设计
X2 约束条件（边界） 可行性设计区域
最优设计点
f*=f(x1*, x2*)
• 第一天内容回顾 • 采用AutoDV生成形状优化(Shape)波动矢量
• Square Plate例题 • Fillet Radius Change例题 • Shape形状优化 • 形状优化练习– Square Beam
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• 第二天下午 (1:00 PM – 4:00 PM)
• 优化方案 目标函数 Objective Function ： 体积最小化 约束条件Constraints ： 1. 在工况一下2699点的合位移<0.05 2. 在工况二下2699点的合位移<0.02 3. 在工况三下2699点的合位移<0.04 设计变量Design Variables : 单元密度
• 尺寸优化（Size ）
• 尺寸优化bracket_size例题
内容介绍
什么是优化（三要素）？
✓ 目标（Objective）优化设计的目的就是要求所选的设计变量使目标函数达到最佳值
min (max) f(xi )
✓ 设计变量（Design Variables）
xi i = 1, 2, 3,…, p
✓ 设计约束（Design Constraints）优化设计的约束值是对设计变量取值的限制
gj(x) 0,
j = 1, 2, 3,…, n
注:函数 f(x), gi(x)可以是线性、非线性、显式及隐式等等。 例如: 显式函数 y(x) = x2 – 2x
隐式函数 y3 – y2x + yx - x = 0
C_clip 优化求解步骤
✓ 1 在HM5.0中输入几何模型（cclip.hm) ✓ 2 定义material、properties和components，并且使之关联 ✓ 3 创建有限元网格 ✓ 4 施加载荷和边界条件 ✓ 5 创建载荷工况
✓ 6 在HM5.0环境创建优化问题
定义优化设计空间(topology) 定义优化响应(response)、约束(dconstraints)和目标函数(objective)
OPTISTRUCT培训资料(5.0)
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• 第一天下午 (1:00 PM – 4:00 PM)
• 形貌优化(Topography)概念介绍 • 形貌优化例题 • 形貌优化练习
• 形貌优化 torsion plate例题
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• 第二天上午(9:00 AM - 12:00 PM)
✓ 7 输出Opti5.0 ASCII码文件 ✓ 8 采用Opti5.0求解拓扑优化，以得到优化的材料分布 ✓ 9 在HM5.0中后处理看优化结果
拓扑优化例题2 control_arm
• 优化目的 ：通过优化设计重新调整模型的材料 分布，以满足多工况的设计要求，以达到要求 的结构刚度，节约材料成本的目标
不可行性设计区域
X1 二维单目标优化设计几何解释
Optistruct 5.0软件功能简介
Optistruct 5.0是一个有限元结构分析和优化软件。 它可以做有限元线性静态分析、频率分析和线性屈曲分析，
同时它是一个功能非常强大的优化软件，它提供了如下四种优 化技术。 拓扑优化 (Topology Optimization) 形貌优化 (Topography Optimization) 尺寸优化 (Size Optimization ) 形状优化 (Shape Optimization)
Max. Deflection: 2.23 Max. Stress: 267
Max. Deflection: 10.57 Max. Stress: 520
Topography Optimization Max. Deflection: 1.17 Max. Stress: 196
Max. Deflection: 4.41 Max. Stress: 644
什么是Optistruct概念优化
[ 在产品概念设计阶段，利用优化计 算得到满足设计要求的结构外形， 并且可以返回CAD，进行详细设计
拓扑优化（Topology Optimization)
设计空间、载荷及边界
拓扑优化是在给定载荷条件下寻找 满足设计要求的结构材料最佳分布 的优化技术
密度分布
Isosurface r=0.5
Max. Deflection: 6.47 Max. Stress: 434
拓扑优化
Topology Optimization
拓扑优化例题1 C-clip
[ 优化目的 ：通过优化计算得到满足设计要 求的的最优材料分布方式，以达到满足刚度 ，节约材料成本的目标
[ 优化方案 目标函数 Objective Function ： 体积最小化 约束条件Constraints ： 1 A点的Y方向位移<0.07mm 2 B点的Y方向位移 >- 0.07mm 设计变量Design Variables : 单元密度