optimus优化报告.ppt

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OPTIMUSOPTIMUS同同ANSYSANSYS软件的软件的联合仿真联合仿真Hi-keyTechnology专业工程软件和服务提供商专业工程软件和服务提供商2贝雷架优化计算报告贝雷架优化计算报告初始有限元模型初始有限元模型3优化问题定义优化问题定义问题描述问题描述模型主要由壳单元构成，通过调整壳单元的厚度，在满足最大应力的约模型主要由壳单元构成，通过调整壳单元的厚度，在满足最大应力的约束条件下期望实现减重的目的。

束条件下期望实现减重的目的。

设计变量设计变量模型中的壳单元的模型中的壳单元的realconstant共有共有23种（即共有种（即共有23个厚度类型），个厚度类型），在此把他们都作为设计变量。

对应在此把他们都作为设计变量。

对应optimus中的输入变量中的输入变量input1，input2，input3.约束约束最大应力不超过最大应力不超过230Mpa目标目标在满足约束的情况下，重量最小在满足约束的情况下，重量最小4OPTIMUS集成流程集成流程5设计变量设计变量这是23个设计变量输入框图，因为并没有给出单元厚度的具体范围，optimus为了保证优化的实用性，自动给出各个厚度的上下限，这个上下限可以修改。

6输入文件解析输入文件解析Optimus可以很方便可以很方便的进行设计变量的解的进行设计变量的解析。

不需要通过键盘，析。

不需要通过键盘，直接用鼠标操作就可直接用鼠标操作就可以完成。

以完成。

图示中绿色的是输入图示中绿色的是输入变量的位置，对应变量的位置，对应optimus中的参数为中的参数为input1。

7仿真代码集成仿真代码集成因为因为ansys的代码比较长，所以我用了一个简单的的代码比较长，所以我用了一个简单的bat批处理命令来调批处理命令来调用用ansys。

其他的其他的del命令就是简单的命令就是简单的dos命令，用来删除无用的文件，以节省硬命令，用来删除无用的文件，以节省硬盘空间。

盘空间。

8输出结果文件输出结果文件在在ansys中利用中利用*get等命令，等命令，可以方便的提取出所关心的可以方便的提取出所关心的最大应力（最大应力（seqmax）和体）和体积（积（volume）信息。

）信息。

在在ansys执行后生成了两个执行后生成了两个txt文件，这两个文件是分别文件，这两个文件是分别用来存放用来存放volume和和seqmax参数。

这两个参数同样可以参数。

这两个参数同样可以存到一个文件中。

这是个人存到一个文件中。

这是个人习惯的问题，在此不在赘述。

习惯的问题，在此不在赘述。

9约束和目标函数约束和目标函数Seqmax是最大应力，为是最大应力，为问题的约束，可以看到下问题的约束，可以看到下面定义了面定义了seqmax的上限的上限为为230。

Volume为体积，是优化问为体积，是优化问题的目标函数。

题的目标函数。

10优化过程及优化策略优化过程及优化策略NominalOptimus中中nominal的作用通常是的作用通常是利用问题的初始值，只算一步。

通利用问题的初始值，只算一步。

通常用来调试和验证所搭建流程是否常用来调试和验证所搭建流程是否正确。

正确。

Nominal还可以将输入改成其他的还可以将输入改成其他的点，得到用户指定的值。

点，得到用户指定的值。

11DOE方法方法试验设计方法是一种设计空间探索试验设计方法是一种设计空间探索技术，用来对设计空间进行初步技术，用来对设计空间进行初步的探索，还可以结合响应面模型的探索，还可以结合响应面模型进行问题的近似分析，可以减小进行问题的近似分析，可以减小优化问题的计算规模。

优化问题的计算规模。

Optimus为满足不同的需要，提供了为满足不同的需要，提供了16种种DOE技术，包括拉丁方、随即试技术，包括拉丁方、随即试验设计、全参数、部分参数等，验设计、全参数、部分参数等，为用户比较全面准确的探索设计为用户比较全面准确的探索设计空间提供了强有力的支持。

空间提供了强有力的支持。

12DOE抽样结果抽样结果13相关系数相关系数通通过对DOE的的结果果分析，得到各个分析，得到各个输入参数之入参数之间的相关的相关系数以及系数以及输入参数入参数对响响应的相关系数，的相关系数，来判定参数来判定参数对响音响音的影响。

从而的影响。

从而对设计空空间作出判断。

作出判断。

14DOE后处理后处理Scatter3D用三维的图形显示用三维的图形显示输入变量与响应参输入变量与响应参数之间的变化关系。

数之间的变化关系。

15Scatter2D采用二维图观察采用二维图观察输入参数的变化输入参数的变化以及响应参数的以及响应参数的变化情况。

变化情况。

16HistogramHistogram用于显示用于显示各个参数随着试验设各个参数随着试验设计次数的增加的变化计次数的增加的变化形式，以判断抽样的形式，以判断抽样的有效性。

有效性。

17响应面模型响应面模型Responsesurface是通过是通过插值和拟合的方法构建函数插值和拟合的方法构建函数作为问题的近似。

作为问题的近似。

Optimus中提供了基于插值和最小二中提供了基于插值和最小二乘法多种近似模型，如乘法多种近似模型，如taylor模型（有一阶、二阶、三阶模型（有一阶、二阶、三阶以及用户自定义的以及用户自定义的taylor模型）模型）、ORSM模型，这是对于模型，这是对于强非线性问题比较有效的近强非线性问题比较有效的近似模型、以及用户可以自定似模型、以及用户可以自定义近似模型。

义近似模型。

18响应面结果的后处理响应面结果的后处理2Dplot采用二维曲线的方式，采用二维曲线的方式，观察输入变量和响应参观察输入变量和响应参数的关系。

数的关系。

193Dplot采用采用3维曲面观察两个维曲面观察两个变量对响应参数的影变量对响应参数的影响情况。

响情况。

21Contribution用条形图的方式用条形图的方式显示输入变量对显示输入变量对响应的影响。

响应的影响。

22Sections通过对响应面模型通过对响应面模型取切面的方式，观取切面的方式，观测输入参数之间已测输入参数之间已经输入参数与响应经输入参数与响应参数之间的变化情参数之间的变化情况。

况。

23近似近似优优化技化技术术前面通前面通过DOE对响响应空空间作作了初步的探索，下面我了初步的探索，下面我们采采用在响用在响应面上面上进行行优化，可化，可以大大的提高以大大的提高计算速度。

算速度。

24数值优化数值优化Optimus中提供了局部优化中提供了局部优化算法如梯度算法、序列二次算法如梯度算法、序列二次规划算法；全局搜索算法如规划算法；全局搜索算法如自适应遗传算法、差分遗传自适应遗传算法、差分遗传算法、模拟退火法；以及可算法、模拟退火法；以及可变混合优化算法、随即搜索变混合优化算法、随即搜索算法等。

算法等。

Optimus中数值优化可以进中数值优化可以进行单目标和多目标优化、敏行单目标和多目标优化、敏度分析、以及在近似的响应度分析、以及在近似的响应面模型上进行优化等功能。

面模型上进行优化等功能。

25优化方法选择优化方法选择在这个问题中我们选在这个问题中我们选择序列二次规划算法，择序列二次规划算法，求目标函数求目标函数volume的的最小值最小值在右图中我们可以看在右图中我们可以看到，优化后目标函数到，优化后目标函数的值约为的值约为3.6585e7，约束约束seqmax的值约为的值约为224.66，而目标函数，而目标函数的初始值约为的初始值约为26优化结果的对比优化结果的对比优化前结果图优化前结果图27优化后结果优化后结果30数数值优值优化技化技术术2以前面近似以前面近似优化的化的结果作果作为数数值优化的初化的初值，进行行优化。

化。

这样的好的好处是前面近是前面近似似优化的化的结果已果已经接接近了精确近了精确优化化值，这样可以大大减小直接可以大大减小直接优化化时空空间的搜索范的搜索范围，从而提高，从而提高计算速算速度。

度。