基于ANSYS的优化过程简介

1、基于ANSYS的优化过程介绍， 机械优化设计，讲师：白庆顺，机电工程学院机械制造与自动化系，2007年10月27日，首先，利用ANSYS软件进行优化的基本过程，设计变量，状态变量，目标函数由于ANSYS的优化技术是基于有限元分析，在优化设计之前，首先要完成参数化模型的有限元分析，包括预处理，加载和边界条件求解，后处理。分析过程被保存为分析文件，以便于优化设计过程的重用。首先，利用ANSYS软件实现了优化的基本过程。ANSYS提供了两种优化方法：零阶法属于直接法，通过调整设计变量的取值，利用曲线拟合逼近状态变量和目标函数，可以有效地处理大多数工程问题。首先，利用ANSYS软件实现了优化的基本过程

2、。ANSYS提供了两种优化方法：一阶法是间接法，它是基于目标函数对设计变量的敏感性。在每次迭代中，计算梯度以确定搜索方向。由于这种方法在每次迭代中产生一系列的子迭代，因此需要大量的时间，但其计算精度很高，适合于精确的优化分析。首先，利用ANSYS软件实现了优化的基本过程。ANSYS程序提供了分析、评估和修改的一系列循环过程，即分析初始设计，根据设计要求评估分析结果，然后修改设计。重复该循环，直到满足所有设计要求。1.用ANSYS软件优化的基本过程。当前优化环境记录在ANSYS优化结果的数据库文件Jobname.opt中，包括优化变量的定义参数、所有优化设置和设计序列集。在优化结果序列中，完全满

3、足状态变量规定的约束条件的结果序列是可行优化序列，可行优化结果序列包含最优设计序列。并非优化结果序列中的所有结果序列都完全满足由状态变量指定的约束，并且那些不满足优化约束的优化序列被称为不可行优化结果序列。1.通过ANSYS软件优化的基本过程，批处理模式-APDL GUI交互模式-一般用户；1.用ANSYS软件优化的基本过程。基于APDL的ANSYS优化设计的主要分析过程如下：参数分析文件由APDL参数技术和ANSYS优化循环命令创建。该方法主要包括以下步骤：在预处理器中建立参数化模型，在求解器中求解，在后处理器中提取并指定状态变量和目标函数，进入优化设计器OPT，执行优化分析过程。指定分析文

4、件声明优化变量，包括设计变量、状态变量和目标函数。选择优化工具或优化方法。进行优化分析。查看优化设计序列结果。测试设计优化序列。第二，优化方法在ANSYS中的原理，ANSYS程序优化工具：单次运行，随机设计，乘数，梯度，DV扫描，子问题，一阶优化，用户优化器)，第二，优化方法在ANSYS中的原理，第二，优化方法在ANSYS中的原理，单次运行：这种方法是一种节省时间的设计优化方法，它实现了一个优化周期，每次执行一个周期，并获得有限元分析的解决方案。通过一系列的单个循环，可以在每个解之前设置不同的设计变量，以研究目标函数和设计变量之间的关系。该方法通常为其他优化方法或工具提供初始优化序列，例如扫描

5、方法或子问题方法。第二，ANSYS中优化方法的原理，随机设计，这种方法进行多次循环，设计变量在每次循环中随机变化。用户可以指定最大周期数和预期理解数。该工具主要用于研究整个设计空间，并为未来的优化分析提供合理的初始解，如零阶法的预优化处理。此外，该方法还可用于完成一些小的优化设计任务，如进行一系列随机搜索，然后通过检查结果来判断当前设计空间是否合理。第二，ANSYS中优化方法的原理，一阶优化：它利用因变量对设计变量的偏导数，计算梯度以确定每次迭代的搜索方向，并用线搜索法使无约束问题最小化。因此，每次迭代都由一系列子迭代组成。使用这种方法，需要指定最大迭代次数(NITR)、线搜索步骤的大小以及设

6、计变量变化程度的正偏差()。设计参数集列表允许您查看所需的设计参数值或范围。您可以选择仅列出优化参数或所有参数。使用OPLIST命令。或设计选项-设计集-列表，2。ANSYS中优化方法的原理，3 .ANSYS对典型实例进行优化，并利用ANSYS的APDL语言寻找正弦函数的最小点。首先，使用操作系统的记事本创建一个分析文件sin.mac，它包含以下语句：y=sin(x)。然后，用记事本创建APDL命令流文件SinOpt.txt，其中包含以下命令：示例1，找到正弦函数给定间隔的最小值，finish/clear/filnam，sinopt x=4/input，sin，MAC，0/opt！进入ANSY

7、S优化处理器，函数，mac，指定分析文件名opvar，x，dv，4，5！x是设计变量，变化范围是4，5 opvar，y，obj，0.1！y是目标函数，给定初始值！优化控制设置选项opdata、指定优化数据的存储文件名：op、top、proc、all！控制读取分析文件的方式，对！指定是否存储计算详细信息opkeep，on！存储数据库和结果，并在示例1中找到给定正弦函数间隔的最小值！第一次优化：优化optype，一步运行opexe！第二个优化：子问题方法optype，subproopsub，50，10，opeqn，2，0，2，0，0，opexe oplist，all，0！列出所有设计序列！在优化过

8、程中画出X-Y曲线xvaropt、x plvaropt、Y，在例1中找到正弦函数给定区间的最小值，在例1中找到正弦函数给定区间的最小值，将以上两个文件放入ANSYS的工作目录中，在ANSYS启动后，通过菜单文件读取输入从选择SinOpt.txt文件，优化过程将被执行。优化后，将显示X-Y曲线和优化顺序，如图所示。例1:求正弦函数给定区间的最小值，目标函数的最小值点x=4.7238y=-0.9993。对于中间有圆孔的方形扁平零件，圆孔承受70兆帕的均匀压力。这个问题的目的是改变平板的三维尺寸和孔的直径，以便在最大冯米塞斯应力不超过125兆帕的条件下，结构的体积可以最小化。在实例2中，穿孔板结构的

9、优化过程和实例2中，该结构由ANSYS的PLANE2单元进行网格划分。零件的弹性模量为210GPa，泊松比为0.3。设计变量：模型中平板的三维尺寸和孔的直径是设计变量。状态变量：整个结构上的最大冯米塞斯应力不得超过353兆帕。目标函数：穿孔板结构的体积最小。例2多孔板结构的优化过程，1。定义设计变量和初始参数标量参数2.定义单元类型、板厚度和材料属性(1)定义单元类型和参数选项预处理器元素类型添加/编辑/删除添加(2)定义实常数预处理器实常数添加/编辑/删除添加(3)定义材料属性预处理器材料道具材料模型SST结构线性弹性特殊3。用尺寸变量构建模型预处理器建模创建区域按尺寸4排列.网格预处理器网

10、格工具，示例2多孔板结构优化过程，示例2多孔板结构优化过程，2D多孔板四分之一结构多孔板网格图，示例2多孔板结构优化过程，5。应用载荷和边界条件解决方案定义载荷应用结构位移对称性在线解决方案定义载荷在线6上应用结构压力。解决方案解决当前最小二乘7.检查解决方案结果一般后处理图结果等高线图节点解决方案应力冯米塞斯应力。例2多孔板结构的优化过程，例2多孔板结构的优化过程，8。创建优化过程数据表参数获取标量数据结果数据全局测量通用后处理元素表定义表添加元素体积体积，示例2多孔板结构的优化过程，9。指定优化过程日志文件，10。指定优化文件，11。指定设计变量(板的长度、宽度、高度和内孔半径)，12。指定状态变量，13。定义目标函数(整个结构的体积)，例2多孔板结构的优化过程，14。选择优化工具并指定迭代时间。在本例中，选择了子问题方法。15.执行优化过程。16.检查优化结果。17.用图形显示最大等效应力