OPTISTRUCT培训资料(5.0).ppt

1、10 十一月十一月 2022Optistruct 5.0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(9:00 AM-12:00 PM)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 Control arm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(1:00 PM 4:00 PM)形貌优化形貌优化(Topography)概念介绍概念

2、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 torsion plate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(9:00 AM-12:00 PM)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 Square Plate例题例题Fillet Radius Change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 Square Beam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(1:00 PM 4:00 P

3、M)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（Design Variables）xi i=1,2,3,p设计约束设计约束（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

4、: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 常用名词常用名词常用名词常用名词设计变量设计变量（Design Variables）: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（Objective Function）: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（Constraint

5、 Functions）: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（Feasible Design）: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（Infeasible Design）:与约束冲突的设计与约束冲突的设计最优设计最优设计（Optimum Design）：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

6、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(Topology Optimization)形貌优化形貌优化(Topography Optimization)尺寸优化尺寸优化(Size Optimization)形状优化形状优化(Shape Optimization)Optistruct 5.0软件功能简介

7、软件功能简介 Optistruct 5.0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（Topology Optimization)Topology Optimization)密度分布Isosurface r=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

8、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（Topography OptimizationTopography Optimization）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

9、:644Max.Deflection:6.47Max.Stress:434Topography OptimizationMax.Deflection:1.17Max.Stress:196拓扑优化拓扑优化Topology OptimizationTopology Optimization拓扑优化例题拓扑优化例题拓扑优化例题拓扑优化例题1 1 C-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 Objec

10、tive Function：体积最小化体积最小化 约束条件约束条件Constraints：1 A点的点的Y方向位移方向位移-0.07mm 设计变量设计变量Design Variables :单元密度单元密度 C_clip C_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

11、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Opti5.0 ASCII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2 2 control_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

12、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 Objective Function：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0.05 2.在工况二下在工况二下2699点的合位移点的合位移0.02 3.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Design Variables :单元密度单元密度 2699Control_arm Control_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

13、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Opti5.0 ASCII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

14、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Thickness distribution in a Detergent bottleOSSmooth 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,H3D etc.)输出，并具有先进的几何曲面光滑功能，输出，并具有

15、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（Design Variables）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（Respons

16、eResponse）DRESP1Simple response definitionMass,mass fraction,volume,volume fraction,compliance,frequency,displacement,stress,weighted compliance,weighted frequency,and compliance indexDRESP2Response definition using a functionDefines responses as function of design variables,grid location,table entries,responses,and generic properties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Compliance control(COMP)Total and RegionalWeighted Compliance(WCOMP)Eigenvalue(FREQ)Inverse of Weighted Eigenvalues(WFREQ)Combination