OPTISTRUCT培训资料(5.0).ppt

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10十一月十一月2022Optistruct5.0优化软件培训优化软件培训培训内容培训内容培训内容培训内容第一天上午第一天上午（9:

00AM-12:

00PM）内容介绍内容介绍结构优化概念简介结构优化概念简介拓扑优化（拓扑优化（Topology）概念介绍概念介绍拓扑优化例题拓扑优化例题拓扑练习拓扑练习练习练习1拓扑优化拓扑优化C-Clip例题例题练习练习2拓扑优化拓扑优化Controlarm例题例题培训内容培训内容培训内容培训内容-continuecontinue第一天下午第一天下午（1:

00PM4:

00PM）形貌优化形貌优化（Topography）概念介绍概念介绍形貌优化例题形貌优化例题形貌优化练习形貌优化练习形貌优化形貌优化torsionplate例题例题培训内容培训内容培训内容培训内容-continuecontinue第二天上午第二天上午（9:

00AM-12:

00PM）第一天内容回顾第一天内容回顾采用采用AutoDV生成形状优化生成形状优化（Shape）波动矢量波动矢量SquarePlate例题例题FilletRadiusChange例题例题Shape形状优化形状优化形状优化练习形状优化练习SquareBeam培训内容培训内容培训内容培训内容-continuecontinue第二天下午第二天下午（1:

00PM4:

00PM）尺寸优化（尺寸优化（Size）尺寸优化尺寸优化bracket_size例题例题内容介绍内容介绍什么是优化（三要素）？

什么是优化（三要素）？

什么是优化（三要素）？

什么是优化（三要素）？

目标目标（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）设计变量设计变量（DesignVariables）xii=1,2,3,p设计约束设计约束（DesignConstraints）优化设计的约束值是对设计变量取值的限制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）=x22x隐式函数y3y2x+yx-x=0常用名词常用名词常用名词常用名词设计变量设计变量（DesignVariables）:

可变动以便改善系统性能的系统参数可变动以便改善系统性能的系统参数响应响应（Response）:

执行变量后的系统性能测量值执行变量后的系统性能测量值.目标函数目标函数（ObjectiveFunction）:

期望最优的基于设计变量（诸如质期望最优的基于设计变量（诸如质量、应力、位移、频率等）的响应函数量、应力、位移、频率等）的响应函数约束函数约束函数（ConstraintFunctions）:

设计被接受时响应函数必须满足设计被接受时响应函数必须满足的边界条件的边界条件可行性设计可行性设计（FeasibleDesign）:

满足所有约束的设计满足所有约束的设计不可行设计不可行设计（InfeasibleDesign）:

与约束冲突的设计与约束冲突的设计最优设计最优设计（OptimumDesign）：

满足所有约束且目标函数最优的设计：

满足所有约束且目标函数最优的设计X2X1g2（x）=x1+x2-4=0可行性设计区域可行性设计区域不可行性设计区域不可行性设计区域最优设计点f*=f（x1*,x2*）二维单目标优化设计几何解释二维单目标优化设计几何解释约束条件（边界）g1（x）=x1+x2-2=0g3（x）=x1-x2-2=0g4（x）=x1-x2+2=0它可以做有限元线性静态分析、频率分析和线性屈曲分析，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。

化技术。

拓扑优化拓扑优化（TopologyOptimization）形貌优化形貌优化（TopographyOptimization）尺寸优化尺寸优化（SizeOptimization）形状优化形状优化（ShapeOptimization）Optistruct5.0软件功能简介软件功能简介Optistruct5.0是一个有限元结构分析和优化软件是一个有限元结构分析和优化软件。

什么是什么是Optistruct概念优化概念优化在产品概念设计阶段，利用优化计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，算得到满足设计要求的结构外形，并且可以返回并且可以返回CAD，进行详细设计进行详细设计拓扑优化（拓扑优化（拓扑优化（拓扑优化（TopologyOptimization）TopologyOptimization）密度分布Isosurfacer=0.5设计空间、载荷及边界拓扑优化是在给定载荷条件下寻找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满足设计要求的结构材料最佳分布的优化技术的优化技术形貌优化（形貌优化（形貌优化（形貌优化（TopographyOptimizationTopographyOptimization）载荷作用下的扭盘载荷作用下的扭盘最终云图最终云图设计变量生成设计变量生成最终设计最终设计不同设计结构的扭盘抗变形性能比较不同设计结构的扭盘抗变形性能比较不同设计结构的扭盘抗变形性能比较不同设计结构的扭盘抗变形性能比较Max.Deflection:

2.23Max.Stress:

267Max.Deflection:

10.57Max.Stress:

520Max.Deflection:

4.41Max.Stress:

644Max.Deflection:

6.47Max.Stress:

434TopographyOptimizationMax.Deflection:

1.17Max.Stress:

196拓扑优化拓扑优化TopologyOptimizationTopologyOptimization拓扑优化例题拓扑优化例题拓扑优化例题拓扑优化例题11C-clipC-clip优化目的优化目的：

通过优化计算得到满足设计要：

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，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节约材料成本的目标优化方案优化方案目标函数目标函数ObjectiveFunction：

体积最小化体积最小化约束条件约束条件Constraints：

1A点的点的Y方向位移方向位移-0.07mm设计变量设计变量DesignVariables:

单元密度单元密度C_clipC_clip优化求解步骤优化求解步骤优化求解步骤优化求解步骤1在在HM5.0中输入几何模型（中输入几何模型（cclip.hm）2定义定义material、properties和和components，并且使之关联并且使之关联3创建有限元网格创建有限元网格4施加载荷和边界条件施加载荷和边界条件5创建载荷工况创建载荷工况6在在HM5.0环境创建优化问题环境创建优化问题定义优化设计空间定义优化设计空间（topology）定义优化定义优化响应响应（response）、约束约束（dconstraints）和目标函数和目标函数（objective）7输出输出Opti5.0ASCII码文件码文件8采用采用Opti5.0求解拓扑优化，以得到优化的材料分布求解拓扑优化，以得到优化的材料分布9在在HM5.0中后处理看优化结果中后处理看优化结果拓扑优化例题拓扑优化例题拓扑优化例题拓扑优化例题22control_armcontrol_arm优化目的优化目的：

通过优化设计重新调整模型的材料：

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的结构刚度，节约材料成本的目标优化方案优化方案目标函数目标函数ObjectiveFunction：

体积最小化体积最小化约束条件约束条件Constraints：

1.在工况一下在工况一下2699点的合位移点的合位移0.052.在工况二下在工况二下2699点的合位移点的合位移0.023.在工况三下在工况三下2699点的合位移点的合位移0.04设计变量设计变量DesignVariables:

单元密度单元密度2699Control_armControl_arm优化求解步骤优化求解步骤优化求解步骤优化求解步骤1在在HM5.0中输入几何模型中输入几何模型（carm.hm）2定义定义material、properties和和components,并且使之关联并且使之关联3创建有限元网格创建有限元网格4施加载荷和边界条件施加载荷和边界条件5创建载荷工况创建载荷工况6在在HM5.0环境创建优化问题环境创建优化问题定义优化设计空间定义优化设计空间（topology）定义优化定义优化响应响应（response）、约束约束（dconstraints）和目标函数和目标函数（objective）7输出输出Opti5.0ASCII码文件码文件8采用采用Opti5.0求解拓扑优化，以得到优化的材料分布求解拓扑优化，以得到优化的材料分布9在在HM5.0中后处理看优化结果中后处理看优化结果10运用运用Ossmooth技术输出优化后结果技术输出优化后结果几何输出几何输出几何输出几何输出OSSmoothOSSmooth技术技术技术技术ThicknessdistributioninaDetergentbottleOSSmooth是一个几何生成工具，可以是一个几何生成工具，可以将将Topology/Topography/Shape优化优化后的模型生成几何。

后的模型生成几何。

它支持多种格式它支持多种格式（IGES,STL,H3Detc.）输出，并具有先进的几何曲面光滑功能，输出，并具有先进的几何曲面光滑功能，曲面缩减功能以便减小曲面缩减功能以便减小IGES和和STL文件文件的大小的大小在在HM5.0版中该功能日趋完整而且使用版中该功能日趋完整而且使用方便方便IGESIGES拓扑优化总结拓扑优化总结PSHELLPSOLIDPCOMP设计空间设计空间可用于在设计空间内的单元性质类型可用于在设计空间内的单元性质类型设计变量设计变量（DesignVariables）单元内的空穴大小，等效认为是单元的正则密度单元内的空穴大小，等效认为是单元的正则密度体单元体单元壳单元壳单元C-clip优化后的密度分布云图优化后的密度分布云图响应定义（响应定义（响应定义（响应定义（ResponseResponse）DRESP1SimpleresponsedefinitionMass,massfraction,volume,volumefraction,compliance,frequency,displacement,stress,weightedcompliance,weightedfrequency,andcomplianceindexDRESP2ResponsedefinitionusingafunctionDefinesresponsesasfunctionofdesignvariables,gridlocation,tableentries,responses,andgenericproperties响应类型响应类型响应类型响应类型目标和约束响应目标和约束响应Compliancecontrol（COMP）TotalandRegionalWeightedCompliance（WCOMP）Eigenvalue（FREQ）InverseofWeightedEigenvalues（WFREQ）Combination