OPTISTRUCT培训资料(5.0).ppt

2020年3月7日星期六 Optistruct5 0优化软件培训 培训内容 第一天上午 9 00AM 12 00PM 内容介绍结构优化概念简介拓扑优化 Topology 概念介绍拓扑优化例题拓扑练习练习1 拓扑优化C Clip例题练习2 拓扑优化Controlarm例题 培训内容 continue 第一天下午 1 00PM 4 00PM 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torsionplate例题 培训内容 continue 第二天上午 9 00AM 12 00PM 第一天内容回顾采用AutoDV生成形状优化 Shape 波动矢量SquarePlate例题FilletRadiusChange例题Shape形状优化形状优化练习 SquareBeam 培训内容 continue 第二天下午 1 00PM 4 00PM 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 DesignVariables xii 1 2 3 p设计约束 DesignConstraints 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 常用名词 设计变量 DesignVariables 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 ObjectiveFunction 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 ConstraintFunctions 设计被接受时响应函数必须满足的边界条件可行性设计 FeasibleDesign 满足所有约束的设计不可行设计 InfeasibleDesign 与约束冲突的设计最优设计 OptimumDesign 满足所有约束且目标函数最优的设计 X2 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 TopologyOptimization 形貌优化 TopographyOptimization 尺寸优化 SizeOptimization 形状优化 ShapeOptimization Optistruct5 0软件功能简介 Optistruct5 0是一个有限元结构分析和优化软件 优化计算流程 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 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满足设计要求的结构材料最佳分布的优化技术 形貌优化 TopographyOptimization 不同设计结构的扭盘抗变形性能比较 Max Deflection 2 23Max Stress 267 Max Deflection 10 57Max Stress 520 Max Deflection 4 41Max Stress 644 Max Deflection 6 47Max Stress 434 TopographyOptimizationMax Deflection 1 17Max Stress 196 拓扑优化TopologyOptimization 拓扑优化例题1C 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ObjectiveFunction 体积最小化约束条件Constraints 1A点的Y方向位移 0 07mm设计变量DesignVariables 单元密度 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 7输出Opti5 0ASCII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2control 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优化方案目标函数ObjectiveFunction 体积最小化约束条件Constraints 1 在工况一下2699点的合位移 0 052 在工况二下2699点的合位移 0 023 在工况三下2699点的合位移 0 04设计变量DesignVariables 单元密度 2699 Control arm优化求解步骤 1在HM5 0中输入几何模型 carm 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 7输出Opti5 0ASCII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10运用Ossmooth技术输出优化后结果 几何输出OSSmooth技术 ThicknessdistributioninaDetergentbottle OSSmooth是一个几何生成工具 可以将Topology Topography Shape优化后的模型生成几何 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 曲面缩减功能以便减小IGES和STL文件的大小在HM5 0版中该功能日趋完整而且使用方便 IGES 拓扑优化总结 PSHELLPSOLIDPCOMP 设计空间可用于在设计空间内的单元性质类型 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 体单元 壳单元 C clip优化后的密度分布云图 响应定义 Response DRESP1SimpleresponsedefinitionMass massfraction volume volumefraction compliance frequency displacement stress weightedcompliance weightedfrequency andcomplianceindexDRESP2ResponsedefinitionusingafunctionDefinesresponsesasfunctionofdesignvariables gridlocation tableentries responses andgenericproperties 响应类型 目标和约束响应Compliancecontrol COMP TotalandRegionalWeightedCompliance WCOMP Eigenvalue FREQ InverseofWeightedEigenvalues WFREQ CombinationofWeightedComplianceandWeightedInverseEigenvalues COMB Mass MASS TotalandRegionalVolume VOLUME TotalandRegionalMassFraction MASSFRAC TotalandRegionalVolumeFraction VOLFRAC TotalandRegionalNodalDisplacements DISP Stress STRESS 约束定义 Constraint DCONSTRRelatesresponsetolowerand orupperboundDCONADDCollectsconstraintsundersameid 目标定义 Objective DESOBJ MIN orDESOBJ MAX DESOBJreferencesaresponseIDonaDRESP1orDRESP2card GivenresponseIDisdefinedastheobjective OnlyoneDESOBJcardcanbepresent 拓扑优化的常规问题设定 Objective Minimize weight total regional complianceConstraint total regional volume massfractionObjective Minimize total regional volume massfractionConstraint displacementsObjective Maximize weight frequencyConstraint total regional volume massfractionObjective Minimize total regional volume massfractionConstraint frequenciesObjective MinimizecombinedcomplianceandfrequenciesConstraint total regional volume massfraction 形貌优化TopographyOptimization 在板形结构中寻找最优的beads swages 分布的概念设计方法 TopographyOptimization 形貌优化例题1Torsion plate 优化目的 通过优化计算得到满足设计要求的的最优加强筋布置方式 以达到要求的刚度优化方案目标函数ObjectiveFunction 给定节点的位移最小化设计变量DesignVariables 设计空间内的形状变化 Torsion plate优化求解步骤 1在HM5 0中输入有限元模型 torsion plate hm 2设置形貌优化的Bead参数3输出Opti5 0ASCII码文件4采用Opti5 0求解形貌优化 以得到优化的加强筋布置方式5在HM5 0中后处理看优化结果 Bead的布置方式 PatternGrouping symmetry radial Cyclical linear planar Circular 注意 Volume Massresponse在形貌优化 TopographyOptimization 中不敏感 不适合作为约束或目标 优化问题回顾 优化问题结果目标 Objective 是否达到目标 目标提高多少 设计变量 DesignVariables 提高设计的变量值设计约束 Constraints 是否与约束冲突 Optimization Interpretation 什么容易出错 局部最小与整体最小过约束可能导致求解结果错误其它优化效率约束与设计变量之间的联系无约束优化问题优化问题设置不适当硬件限制 一体化设计 形状优化ShapeOptimization 形状优化实例形状优化是通过变动结构的边界 来改进结构特性的一种优化方式 它通过重新定义节点的位置 来获得结构边界的变化 节点的变动是通过AutoDv创建的DESVARDVGRID卡来定义的 形状优化 初始设计 最终设计 施加的波动矢量vi 形状优化 在单个形状波动变量作用下的节点移动矢量 原始位置 波动矢量 波动矢量的幅值 DESVAR 网格节点在多个波动矢量合并作用下移动 DVGRID 运用AutoDV建立形状优化变量 定义DomainElements vs StructuralModel 定义DomainNodesets定义ControlVectors 线性形状二次形状 AutoDV支持两种形状函数 利用AutoDV创建形状优化变量 在HyperMesh中Shape子菜单中创建形状变量的流程 波动变量生成练习题1SquarePlate 目的 运用AutoDV在壳单元上创建波动矢量 了解波动矢量生成的过程和意义 波动变量生成练习题2hatdv hm 目的 运用AutoDV创建多个波动矢量 来变动圆角的半径 形状优化例题SquareBeam 优化目的 通过优化计算得到一种新的形状 在这种形状时 受力点的位移最小 优化方案目标函数ObjectiveFunction 受力点的Z方向位移最小约束条件Constraints 材料至多增加12 设计变量DesignVariables 4个形状变量 用AutoDV定义 SquareBeam形状优化求解步骤 1在HM5 0中输入几何模型 beam analysis fem 2创建domainelement和nodesets3创建设计变量并且在后处理中浏览AutoDV动画4在形状优化中调用AutoDV产生的 DAT文件5定义响应 约束和目标函数6输出Opti5 0ASCII码文件7采用Opti5 0求解 得到优化变形的模型8在HM5 0中后处理看优化结果 尺寸优化SizeOptimization 尺寸优化尺寸优化可以通过参数调节改变壳的厚度 梁的横界面参数 弹性单元的刚度和质量单元的质量属性等 从而降低设计重量 调节设计性能 ThicknessdistributioninaDetergentbottle 单元特性是设计变量函数Gauge优化简化的尺寸优化壳厚度t DV 尺寸优化 尺寸优化例题1bracket size 优化目的 通过优化计算得到满足设计要