引言
優(yōu)化設(shè)計(jì)簡單地來說就是由計(jì)算機(jī)自動(dòng)地去計(jì)算得到設(shè)計(jì)參數(shù)，并且同時(shí)符合兩個(gè)要求：第一是限制條件(constraints)，譬如結(jié)構(gòu)物的應(yīng)力不得超過容許值；第二是某個(gè)特定的目標(biāo)值(如結(jié)構(gòu)物的總重量、面積、體積、費(fèi)用)必須最小化或最大化。

1、優(yōu)化變量=(設(shè)計(jì)變量、狀態(tài)變量、目標(biāo)函數(shù))
當(dāng)ANSYS進(jìn)行最優(yōu)化時(shí)，這些優(yōu)化變量是會(huì)改變的，所以在ANSYS 分析中，必須用ANSYS變量（參數(shù)）來表示這些優(yōu)化變量。其中設(shè)計(jì)變量除了指定初始值外不得變更其值（ANSYS會(huì)自動(dòng)更新其值），狀態(tài)變量和目標(biāo)方程則必須在適當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)更新其值。

2、用ANSYS命令撰寫為執(zhí)行文件的方式，命令組織成兩個(gè)文件：優(yōu)化文件和分析文件。
優(yōu)化的每一次迭代過程中，都須進(jìn)行至少一次的有限元分析，分析文件的命令就是用來進(jìn)行該有限元分析的。分析文件的結(jié)構(gòu)基本上和典型的ANSYS分析程序類似，唯一不同的是分析文件中必須包含計(jì)算狀態(tài)變量目標(biāo)方程的值。
優(yōu)化文件是描述式1-1的數(shù)學(xué)模式，然后去執(zhí)行設(shè)計(jì)優(yōu)化的工作。由于執(zhí)行設(shè)計(jì)最佳化需要調(diào)用分析文件，所以優(yōu)化文件中必須指定分析文件的名稱。

3、基于APDL的ANSYS優(yōu)化設(shè)計(jì)主要分析過程如下：
1）利用APDL的參數(shù)技術(shù)和ANSYS的命令創(chuàng)建參數(shù)化分析文件，用于優(yōu)化循環(huán)。主要包含下面步驟：
在前處理器中建立參數(shù)化的模型
在求解器中求解
在后處理器中提取并指定狀態(tài)變量和目標(biāo)函數(shù)
2）進(jìn)入優(yōu)化設(shè)計(jì)器OPT，執(zhí)行優(yōu)化分析過程。
指定分析文件
聲明優(yōu)化變量，包括設(shè)計(jì)變量、狀態(tài)變量和目標(biāo)函數(shù)。
選擇優(yōu)化工具或優(yōu)化方法。
進(jìn)行優(yōu)化分析。
查看優(yōu)化設(shè)計(jì)序列結(jié)果。
檢驗(yàn)設(shè)計(jì)優(yōu)化序列。

4、ANSYS程序優(yōu)化工具：單步運(yùn)行法（Single Run）、隨機(jī)搜索法（Random Design）、乘子法（Fractorial）
最優(yōu)梯度法（Gradient）、掃描法（DV Sweeps）、子問題法（Sub-Problem）、一階優(yōu)化（First-Order）、用戶優(yōu)化算法（UserOptimizer

5、離散變量的處理：在實(shí)際工程設(shè)計(jì)問題中，有時(shí)會(huì)遇到離散型設(shè)計(jì)變量的情況，這時(shí)可采用下述方法求解。
1）湊整解法：這種方法是將離散變量先假定為連續(xù)變量，在取得最優(yōu)解后，再進(jìn)行必要的處理，將求得的非離散值調(diào)整到離其最近的可行的離散值，并計(jì)算該值相鄰各點(diǎn)的函數(shù)值，找出其中可行的最小點(diǎn)。
2）網(wǎng)格法：網(wǎng)格法是一種最簡單的直接求優(yōu)法，是一種窮舉法。它既可用于連續(xù)設(shè)計(jì)變量的約束優(yōu)化問題，又可用于具有離散型設(shè)計(jì)變量問題的求優(yōu)。
3）隨機(jī)試驗(yàn)法：從規(guī)定離散數(shù)的集合中隨機(jī)抽樣，計(jì)算那些可行點(diǎn)的目標(biāo)函數(shù)值并保留函數(shù)值最小的點(diǎn)，也可以尋得離散最優(yōu)解。
除上述方法外，處理離散型設(shè)計(jì)變量的優(yōu)化設(shè)計(jì)問題，還可采用離散復(fù)合形法和離散罰函數(shù)法等。

6、ANSYS結(jié)構(gòu)優(yōu)化操作步驟和基本公式
ANSYS結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法的操作步驟是：
(1)選定設(shè)計(jì)變量(例如節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)或桿件截面面積)作為參數(shù)并賦予初值；(2)用APDL參數(shù)化命令建模計(jì)算，并用 GET命令得到力學(xué)響應(yīng)(如應(yīng)力、位移或固有頻率)并賦給狀態(tài)變量和目標(biāo)函數(shù)；(3)利用LGWRITE命令輸出命令流文件；(4)進(jìn)入OPT，指定li一步用LGWRITE命令輸出的命令流文件，聲明優(yōu)化變量(包括設(shè)計(jì)變量、狀態(tài)變量和目標(biāo)函數(shù))并給出上下限，選擇優(yōu)化方法和循環(huán)控制方式并進(jìn)行優(yōu)化分析；(5)杏看設(shè)計(jì)序列結(jié)果和后處理。通常以截面面積作為桿件系統(tǒng)優(yōu)化沒計(jì)變量。當(dāng)對(duì)結(jié)構(gòu)形狀進(jìn)行優(yōu)化時(shí)，還要將桿件坐標(biāo)作為設(shè)計(jì)變量。

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