優化設置的問題匯總三部曲整理完畢，歡迎大家討論、關注，惠及更多鄰友，如感興趣，請關注我的id：智創仿真。長期活躍于技術鄰。

問題21：使用集中力載荷（force）和強制位移（prescibeddisplacement）有什么區別？

解答：為了增加結構的剛度，可以使用的方法有：

（1）在給定集中力載荷的情況下，最小化柔度。

（2）在強制位移的情況下，最大化柔度。柔度的定義為：Compliance ~ Force ?  Displacement。

當使用強制位移方法時，其反作用力必須增加以增加結構的剛度，則意味著柔度必須最大化。當使用集中力方法時，剛度越好的結構意味著其變形越小，為了達到這一目的，則意味著柔度必須最小化。

 

問題22：在 OptiStruct進行第一步迭代（iteration0）的時候，其初始材料比（materialfraction）是多少？

解答：如果優化問題設置的目標函數是最小化體積或者最小化質量，OptiStruct在默認情況下，會將初始材料比設置為 0.9。如果在優化問題的設置中增加了質量約束或者體積約束，那么OptiStruct 在初始迭代時會將材料比設置為質量/體積約束的邊界值。如果在優化問題中，既沒有設置質量/體積響應作為目標函數，也沒有將質量/體積響應作為設計約束條件，那么初始材料比將被默認設定為0.6。

 

問題23：在 OptiStruct進行第一步迭代（iteration 0）的時候，如何將初始材料比設置為 1.0？

解答：用戶可以通過 DOPTPRM卡片中的 MATINT 參數，將第一步迭代時的初始材料比設置為 1.0。

 

問題24：我是否可以將多種優化類型聯合使用？例如尺寸優化+形狀優化，或者尺寸優化+形貌優化。

解答：完全可以。在 OptiStruct中，任何類型的優化都是可以被聯合使用的。但是我們建議用戶在實際運用時，在聯合使用各類優化迭代方法之前，首先對待優化的模型分別單獨使用各種優化方式，并觀察其結果。這可以幫助您更好的理解各類優化類型及其結果對模型最終性能的影響，并幫助您做出更好的決策，選擇哪些優化方式，并如何聯合使用這些優化方式。如果您希望聯合使用各種優化手段，那么只需要在 HyperMesh 前處理界面中，進入 Optimization菜單中，分別獨立的選擇各種優化手段（拓撲，尺寸，形貌……），完成各自的設計變量，設計約束定義。在遞交求解的過程中，OptiStruct 會自動將這些優化手段聯合起來，并開始進行優化迭代。在 OptiStruct 在線幫助文檔中，有若干聯合使用各類優化方法的例子，可以幫助您更好的了解這一工具。

 

問題25：在進行拓撲優化時，為什么使用 OptiStruct進行優化求解時，在初始迭代（iteration0）時得到的結果和僅僅使用 ANALYSIS功能時得到的結果有一定的差異？

解答：二者的結果都是正確的。造成這一差異的主要原因是由設計空間材料密度（designspace material density，材料比，又稱material fraction。注意：該概念需要與描述材料性能中的材料物理密度相區別）設置與僅僅進行 ANALYSIS 時的密度有差別的。在僅僅進行 ANALYSIS分析時，設計空間材料密度被強制設定為 1.0。而在拓撲優化的第一步迭代（iteration 0）時，設計空間材料密度則取決于優化問題的設置而有所不同（初始設計空間材料密度<1），除非用戶在 DOPTPRM 卡片中，將 MATINIT參數設置為 1.0。因此，僅僅使用 ANALYSIS卡片和拓撲優化初始迭代（iteration 0）時得到的結果會有一定的差異。在拓撲優化中，如果將質量/體積響應作為目標函數，則初始設計空間材料密度將被置為 0.9；如果將質量/體積響應作為設計約束條件，那么初始設計空間材料密度將被置為設計約束條件的邊界值；如果質量/體積響應既沒有作為設計目標函數，也沒有作為設計約束條件出現，那么初始設計空間材料密度將被置為0.6。

 

問題26：如何在 OptiStruct進行迭代時，跟蹤監測優化迭代歷程？

解答：在OptiStruct 正在進行優化迭代時，您可以通過 AltairHyperWorks 中強大的時間歷程后處理工具 HyperGraph，打開優化工作目錄下的迭代歷史文件（iteration historyfile）.hgdata，然后可以動態的監測包括目標函數，設計變量，設計約束條件等與優化迭代相關的各類信息。在 Edit Curves 中點擊 Apply按鈕，曲線將被實時更新。

 

問題 27：能否在拓撲優化或自由尺寸優化中，增加屈曲約束條件？

解答：在進行拓撲優化時設置屈曲約束條件有以下問題：

（1）與在拓撲優化中通過響應函數施加應力約束條件類似，在拓撲優化中，增加屈曲約束條件也是有其局限性的。在結構中的某些部分消失時，并不存在結構不穩定問題。當設計空間中的某些部分的密度突然發生改變，并逼近 0 時，容易導致拓撲奇異問題（singular  topology）。基于梯度法的優化算法很難對這種問題做出有效的響應。例如，考察某一中間開口的平板結構，該結構是否出現失穩現象的關鍵是開口附近區域的材料分布狀態。為了增強結構的穩定性，優化流程通常會嘗試在開口區域附近增加材料，而不是去除材料以在開口區域獲得更好的形態。這種現象阻止了優化引擎在該結構上尋找有意義的拓撲/形狀。

（2）低密度材料（材料空間分布密度，非材料物理密度）對結構的剛度貢獻是非常有限的，但是此類材料對結構穩定性卻往往有非常大的影響，會對結構最大屈曲載荷有很顯著的改變。很多時候，僅僅增加一小團塊低密度材料，都會顯著改變結構的屈曲性能。

（3）低密度材料區域的屈曲模態對整個結構而言是沒有意義的。如何從優化結果中濾除這些屈曲模態，并用于結構穩定性分析是很有挑戰性的綜上所述，在優化問題中使用屈曲約束能且僅能使用在下面這種情況：即初始厚度不為0的殼單元結構。

 

問題28：如何輸出模型的剛體模態（Rigid BodyModes）？

解答：為了輸出剛體模態，只需要在 OptiStruct Input Deck 的I/O Options 中添加命令 OSDIAG,46,1即可。

 

問題29：在形貌優化中，是否可以使用體積/質量作為響應？

解答：理論上講，體積/質量響應是可以應用在各類優化場合的。但是，在形貌優化中，最終的優化結果對體積/質量響應體現出及其的不敏感性。因此，我們建議客戶盡量避免在形貌優化中使用體積/質量進行響應。

 

問題30：是否可以將源自不同工況（Loadstep）中的同種類型響應（Response）進行合并？

解答：可以。在OptiStruct 中，是通過聯合使用 DEQATN 卡片，DRESP2 卡片以及DRESP1L 卡片實現的。其中，DEQATN 卡片用于合并一系列已有的響應。