optimus整車多學科優化及輕量化優化

optimus整車多學科優化及輕量化優化的圖1       整車多學科優化是整車性能、重量的一種協同優化的手段。整車的結構性能包括NVH、碰撞安全、剛強度等。通常的分析優化過程都是按不同學科單獨進行的,然后在驗證優化方案對其他性能的影響。多學科優化可以同時考察各項性能,并可以將整車質量作為設計目標,在滿足各項性能的基礎上進行最優化 輕量化設計。關于整車多學科優化有不同的優化策略,這涉及到軟硬件資源、項目開發周期等等各方面的影響。具體關于整車多學科優化策略會在后續的文章中詳細討論。 optimus整車多學科優化及輕量化優化的圖2

分析工況:
       多學科優化考察的工況需要根據不同的策略進行篩選,本案例選擇的非線性工況為正碰和側柱碰,線性工況為彎曲剛度、扭轉模態工況。
碰撞分析模型:
單元:6241
節點:5870
求解器:LS-Dyna
NVH分析模型:
單元:4556
節點:4520
求解器:Nastran

正碰分析:
optimus整車多學科優化及輕量化優化的圖3

側柱碰分析
optimus整車多學科優化及輕量化優化的圖4

彎曲剛度分析:
optimus整車多學科優化及輕量化優化的圖5

扭轉模態分析:
optimus整車多學科優化及輕量化優化的圖6

設計變量:
optimus整車多學科優化及輕量化優化的圖7
正碰: 14個厚度變量,14個材料變量
optimus整車多學科優化及輕量化優化的圖8
側柱碰: 5個厚度變量,5個材料變量
optimus整車多學科優化及輕量化優化的圖9
剛度、NVH: 33個厚度變量

設計響應:
optimus整車多學科優化及輕量化優化的圖10
正碰: 防火墻侵入量
optimus整車多學科優化及輕量化優化的圖11
正碰: B柱下側加速度
optimus整車多學科優化及輕量化優化的圖12
側柱碰: B柱侵入量
optimus整車多學科優化及輕量化優化的圖13
彎曲剛度工況: 加載點位移
optimus整車多學科優化及輕量化優化的圖14
扭轉模態

        以上考察共考察四個工況,兩個非線性的碰撞工況,兩個線性的工況為整車彎曲剛度和整車扭轉模態工況,共有51個設計變量,包括18個材料變量,33個厚度變量。其中有些變量是某個分析模型特有的,有些變量是幾個分析模型共有的。
         Optimus和LSOPT軟件類似,不能對不同模型的設計變量進行屬性關聯,因此如果是同一個部件的屬性變量,包括厚度或者材料。 需要使用同樣的設計變量名稱,才可以保證不同分析模型中使用的是同一個設計變量。 而其他優化軟件如isight、Hyperstudy等可以對不同求解文件的設計變量進行關聯,而不必須保證使用同一個設計變量名。
         多學科優化中一個重要的工作內容便是設計變量的協同。為了優化設計過程,建議在進行變量設置前將需要考察的設計變量使用表格文件進行管理,以便在后續設置過程中便于統一。同時,Optimus的設計變量編輯過程支持對外部數據的拷入,因此,可以直接將設計變量管理表格中的數據復制進來即可。
optimus整車多學科優化及輕量化優化的圖15
        多學科優化中的碰撞工況使用LSDYNA進行求解,整車剛度和模態使用Nastran進行求解,關于Optimus中LSDYNA和Nastran模塊的設置參照以前的系列文件。關于設計變量的設置,建議先將LSDYNA和Nastran的求解文件進行參數化,然后在optimus中在對求解文件進行參數化設置時直接對上面的參數進行設置,而不是直接對求解文件中具體部件屬性的厚度或者材料進行變量設置。
optimus整車多學科優化及輕量化優化的圖16
optimus整車多學科優化及輕量化優化的圖17
Optimus整車多學科優化流程圖:其中包括4個分析工況,8個設計響應。
一、設計變量設置
optimus整車多學科優化及輕量化優化的圖18
1.設置設計變量數量為51
2.修改設計變量的名稱,可以直接從設計變量管理表中對應的設計變量參數名稱一列復制過來即可
3.修改設置變量的類型以及范圍類型,厚度變量為Real,材料變量為Integer
4.設置名義值,可以將變量變量管理表格中的初始值一列直接復制即可
5.設置變量的上下限值
6.對于材料變量,設置變量列表
二、求解文件參數化設置
optimus整車多學科優化及輕量化優化的圖19
1.雙擊求解文件模塊
2.在打開的求解文件參數化設置窗口,對應設計變量名稱和求解文件中需要參數化的變量值進行一一設置,由于設計變量為全部分析所需的變量,因此對于某一個求解文件只需要設置所需要的參數即可
3.對于變量的Format,由于nastran求解文件中參數值位置不需要固定格式,因此這個位置不需要特定的設置,保持默認None即可
參照1-3,對扭轉模態分析工況求解文件進行參數化設置
optimus整車多學科優化及輕量化優化的圖20
4.雙擊FRB工況的求解文件模塊
5.由于lsdyna求解文件中注釋內容是通過$符號聲明的,因此參數化設置選擇其他參數化符號,如@
6.由于lsdyna中的格式為每10個字符串為一段,且須嚴格按照這個格式定義,因此在Format位置設置:Type-Float、Width-10、Decimal places-1
7.對需要進行參數化厚度的參數一一設置
8.對于材料參數,需要設置Format為:Type-Integer、Width-10
9.對需要進行參數化材料的參數一一設置
三、求解模塊設置
optimus整車多學科優化及輕量化優化的圖21
1.雙擊Action模塊
2.設置求解命令:nastran xx.bdf,如果沒有對nastran進行環境變量的設置,則需要帶絕對路徑
3.設置求解文件
按照1-3對整車模態工況求解模塊進行設置
optimus整車多學科優化及輕量化優化的圖22
4.雙擊Action模塊
5.設置求解命令:lsdyna i=xx.key ncpu=n memory=n
6.設置求解文件
按照4-6對pole side碰撞工況求解模塊進行設置
四、結果文件處理模塊設置
optimus整車多學科優化及輕量化優化的圖23
關于后處理模塊的設置,可以參考以前系列文章中具體描述。
optimus整車多學科優化及輕量化優化的圖24
以上,便完成了求解流程的設置。
五、優化求解設置
optimus整車多學科優化及輕量化優化的圖25
1.右鍵graph設置new method選擇DOE
2.在DOE設置窗口選擇“拉丁方”DOE方法
optimus整車多學科優化及輕量化優化的圖26
3.在創建的DOE方法上右鍵選擇New method
4.在彈出的Model窗口,選擇類型為Interpolating,在Definition選擇RBF
optimus整車多學科優化及輕量化優化的圖27
5.右鍵graph設置new method選擇Optimization
6.在Optimization method置窗口選擇適合的優化算法
optimus整車多學科優化及輕量化優化的圖28
7.設置優化目標,最小化Mass
8.設置性能優化約束值
optimus整車多學科優化及輕量化優化的圖29
9.右鍵添加一個Task list
10.在打開的Task list列表中,選擇→后將DOE和Optimization模塊放到右側Task List中
optimus整車多學科優化及輕量化優化的圖30

整個優化流程為:先進行DOE分析,然后更新響應面,最后在進行優化分析。
optimus整車多學科優化及輕量化優化的圖31

更多內容歡迎關注微信公眾號:CAE數值優化輕量化

分享關于優化軟件LSOPT、Isight、Optimus、Heeds、modefrontier以及二次開發、輕量化優化設計等更多原創內容。

掃碼關注微信公眾號:

關注公眾號獲取案例源文件

qrcode_for_gh_45c7da581a71_344.jpg
登錄后免費查看全文
立即登錄
App下載
技術鄰APP
工程師必備
  • 項目客服
  • 培訓客服
  • 平臺客服

TOP

3
7