參數化建模及多學科優化
關注創建者：Zlan 創建時間：2019-11-23
參數化建模及多學科優化的視頻教程
ANSYS Maxwell參數化建模與優化設計
解決如此復雜的工程問題需要兩個重要的基礎工作，即建立復雜的參數化幾何模型，和制定合理的多目標優化策略并高效實施。 ANSYS Maxwell作為業界最佳低頻電磁場仿真設計軟件，提供了多種幾何參數化建模的方法，適用于不同復雜程度的工程問題；同時，借助于ANSYS Workbench平臺電磁、結構、流體以及優化模塊，可進行電機多物理場耦合的多變量多目標優化設計。
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參數化建模及多學科優化的實例教程
MeshWorks的參數化功能，包括形狀參數化、板厚、材料、孔、加強筋及焊接等參數化。這些眾多的參數化功能可以幫助工程師快速進行DOE分析，而無需等待CAD數據更新，從而加快了設計周期。
MeshWorks的參數化網格建模功能可以幫助用戶非常快速地分析多種工況，這些參數通常是常規形狀參數之外的參數類型，比如各種加強特征，如ribs、beads、bulkheads、darts以及縫焊長度、點焊數量等。MeshWorks擁有最全面的參數化特征庫，因此可以進行全面的DOE優化研究。
MeshWorks可以通過同一參數化模型同時生成不同學科的參數化模型，如Crash，NVH，Durab，CFD。當某一參數改變時，所有學科模型的參數同步改變，從而使得多學科優化MDO成為可能。
MeshWorks擁有眾多快速參數化面板，只需點擊一次鼠標，即可創建諸如倒角半徑、孔直徑、肋高度及肋厚度的參數化網格。對于鈑金件，也可以快速同時創建多種參數，如結構件寬度、高度、翻邊寬度及焊點間距的參數化網格。此強大功能大大節省了模型參數化的創建時間。
若您想咨詢MeshWorks軟件購買事宜，請下方掃碼或聯系18665820511或caesoft@qq.com。
展開 具體多學科優化分析時需要考察哪些安裝點的動剛度值，需要根據變量位置進行評估，當然如果不確定是否有影響，可以把所有安裝點的動剛度作為多學科優化時考察的性能。
3.4 疲勞性能
副車架疲勞分析可以進行基于道路譜載荷或臺架載荷。疲勞性能可以作為校核性能，不在多學科優化時考慮。（當然亦可以在多學科優化時考慮疲勞性能，具體方法如車輪多學科系列文章所述）。本例中多學科優化時不考慮疲勞分析。疲勞分析作為校核工況在進行分析。
四。SFE全參數化模型
SFE可參對象包括：InfluencePoints(IP點)：包括基點/輔助點的空間坐標；線上點的曲線特征參數。Lines(線)：切角。BaseSections(基礎截面)：截面點的坐標；片段切角。LocalSections(局部截面)：沿基線的曲線特征參數；沿三軸的轉動；沿三個方向的移動；面內兩方向的縮放。PID/MAT(屬性/材料)：殼單元厚度，材料屬性。
通過對以上對象進行參數化，可以優化截面形狀，梁系位置\形狀，關鍵接頭尺寸，部件厚度，材料等。
本例中對副車架前橫梁直徑、中間橫梁直徑、連接板寬度、前支架厚度、后支架厚度、連接板厚度、中間橫梁厚度等創建7個參數。
需要注意的是，本例模態分析、動剛度分析使用的求解器是optistruct，強度分析使用的求解器是ABAQUS。因此在SFE后臺導出FE模型需要同時導出.nas模型和.inp模型。這個需要在.con文件中直接修改即可。
五。基于LSOPT的多學科參數優化
使用LS-OPT的帶有域縮減的迭代優化算法，該方法支持Adaptive Sampling。在每輪優化迭代過程中會不斷更新代理模型的精度。
展開 設計門戶（Design Gateway）
流程集成界面，通過搭積木的方式實現流程集成，將數據流和控制流可視化，并提供對整個流程進行瀏覽的界面。設計流程按樹狀結構定義，每個層次的子任務可以使用不同的設計探索策略。
運行門戶（Runtime Gateway）
監控和后處理界面，可以繪制多種曲線、曲面、散點圖、柱狀圖、表格等，結果運行完成后生成Summary報告給出優化運行時間、最優結果及設計變量、約束等用戶關心的問題。提供設計空間可視化（VDD）、工程數據挖掘（EDM）等后處理功能。
組件庫（Library/Add-OnComponent）
包含通用和專用的CAD/CAE及自編軟件接口。
優化算法庫（Optimization）
數值優化、全局優化、多目標優化、專家智能優化算法，是工程師開展設計優化工作的利器。
試驗設計算法庫（DOE, Design OfExperiments）
通過系統而有效的方法分析設計空間、篩選關鍵設計參數（減少問題規模）、評估設計變量影響以及辨別關鍵設計變量的交互影響關系。
近似模型算法庫（Approximation）
對于計算代價高昂的CAE分析，Isight用多種近似原理構造替代模型，減少優化中調用大規模CAE分析計算的次數，提高優化效率。近似模型還用于剔除輸入參數平緩變化而輸出參數卻劇烈振蕩的仿真噪音。
質量設計優化（Quality Desgin）
運用隨機仿真和優化理論（包括：蒙特卡洛仿真、Taguchi田口穩健性設計和基于6Sigma可靠性分析和穩健性設計DFSS，Design For Six Sigma），構成一個完整的、公式化的對可靠性和穩健性進行評價和改進的品質設計哲學框架。
下載地址：isight參數優化理論和實例詳解
展開 圖：多學科分析工況
本文以modeFrontier環境介紹整車多學科優化及輕量化優化。針對剛度、NVH等線性工況，首先進行靈敏度分析進行變量篩選。針對碰撞等分線性工況，根據經驗篩選出設計變量。然后分別針對不同的工況進行DOE分析采樣，用于構建元模型，包括質量元模型。然后在基于元模型進行優化，使用遺傳算法進行優化分析。
一、設計變量篩選：
關于設計變量的篩選，請參照《基于Isight多學科優化及輕量化優化》一文中基于靈敏度分析進行變量篩選的部分。
鏈接：【基于Isight多學科優化及輕量化優化】
二、設計參數：
2.1 設計變量：根據靈敏度分析結果，篩選設計變量。
剛度：24個厚度變量
NVH：26個厚度變量
正碰：14個厚度變量
做好設計變量統計表，便于多學科聯合時變量關聯。
2.2 設計響應：
正碰：防火墻侵入量
正碰：B柱加速度
彎曲剛度
彎扭模態
三、modefrontier多學科優化
多學科優化中的碰撞工況使用LSDYNA進行求解，白車身剛度和模態使用Nastran進行求解。
圖：modefrontier多學科優化圖
圖：modefrontier多學科優化界面
3.1 輸入參數
3.2 求解模塊
剛度、模態使用Nastran求解器進行求解，結果提取包括f06文件、meta提取op2結果等用于創建設計響應，設計約束。
展開 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、性能要求、項目開發周期等等各方面的影響。
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在飛機工程領域，起落架、艙門、水平及垂直面等作動系統是飛機設計的關鍵組成部分。運用多體動力學方法對這些系統進行建模與分析時，需兼顧仿真工具特性與行業工程經驗。為此，海克斯康推出基于多體動力學的飛機系統參數化建模與分析工具，深度融合軟件功能與工程實踐，顯著提升行業工程人員的工作專業性與便捷性。
飛機機構系統多體動力學建模與仿真常面臨三大挑戰：如何快速構建專業級典型飛機系統模型
4月8日，CAESES 5.3版本培訓會議于上海順利舉辦。來自702所、708所、RINA、BV、上海船舶設計研究院、江南造船、滬東中華、大連船舶重工、外高橋造船、黃埔文沖等十余家企業近70名工程師參會。
FRIENDSHIP公司總經理Heinrich介紹了CAESES 5.3新版本的功能、未來開發方向及歐洲船舶行業的新技術進展。
天洑軟件CAESES技術支持工程師張永興就CAESES
2023年11月24日，由南京天洑軟件有限公司舉辦的全參數化建模優化軟件CAESES 5.0新用戶培訓會在南京召開。來自滬東中華、江南造船、701所、708所等一流企事業單位用戶齊聚現場，共同學習CAESES 5.0新功能及案例操作，探索船舶行業痛點及需求，進一步提高船舶總體設計水平及行業智能制造水平。
本次培訓內容涵蓋了：CAESES5.0的界面與基本操作、各種變形方法、
MeshWorks的參數化功能，包括形狀參數化、板厚、材料、孔、加強筋及焊接等參數化。這些眾多的參數化功能可以幫助工程師快速進行DOE分析，而無需等待CAD數據更新，從而加快了設計周期。
MeshWorks的參數化網格建模功能可以幫助用戶非常快速地分析多種工況，這些參數通常是常規形狀參數之外的參數類型，比如各種加強特征，如ribs、beads、bulkheads、darts以及縫焊長度
一、副車架的性能開發
副車架可以承受發動機懸置的振動載荷和來自路面的各種沖擊，并能夠減弱路面和發動機帶來的震動和噪音，保證行駛舒適性和穩定性。除此之外，副車架能提高汽車懸掛系統的連接剛度，裝有副車架的汽車能夠明顯感覺到底盤更扎實緊湊。副車架的設計既需要考慮零件本身的安裝和布置要求，同時還需要保證結構的性能，前副車架設計重點考慮的幾個性能包括NVH性能、剛度性能、耐久性能及安全性能等
前言：產品設計和制造過程已經發展了幾個世紀。許多復雜的系統，如橋梁，建筑物，飛機，汽車等，都是這一過程的優秀成果。該過程涉及反復試錯的設計方法，包括初始設計，測試和修改初始設計，直到找到安全設計。
在大多數情況下，許多設計可以是安全的設計，但其中只有一個是最佳設計，不僅安全，而且在滿足所有標準方面也是最好的。試錯設計方法是在豐富的自然資源中發展起來的一種具有數百年歷史的設計方法
CAESES 5.1版本于2022年6月17日正式發布，用戶可登錄CAESES官網下載使用。新版本提升了參數化建模、CFD自動化連接和優化等功能，新版本具體功能介紹如下。
可視化設計變量的影響
CAESES 5.1
來源：西莫電機論壇
1 前言
隨著產業升級，各領域工業產品的性能指標需求逐步提高，設計工程師們發現僅依靠理論和經驗難以完成設計任務，在這種情況下借助高性能計算機和專業的仿真設計軟件，讓“電腦”代替“人腦”從海量的解集中搜尋最優設計方案成為必然趨勢，設計工程師正逐漸轉變為優化算法策略的設計者。
以電機設計為例，電機的設計參數眾多，同時涉及到多物理場的強耦合，電機工程師面對的是大規模
設計門戶（Design Gateway）
流程集成界面，通過搭積木的方式實現流程集成，將數據流和控制流可視化，并提供對整個流程進行瀏覽的界面。設計流程按樹狀結構定義，每個層次的子任務可以使用不同的設計探索策略。
運行門戶（Runtime Gateway）
監控和后處理界面，可以繪制多種曲線、曲面、散點圖、柱狀圖、表格等，結果運行完成后生成Summary報告給出優化運行時間、最優結果及設計變量
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永磁同步電機力波和NVH分析以及結構優化探討
時間：7月21日19:30
內容簡介：
1.概述
2.電磁力諧波原理分析
3.電磁力空間和時間諧波分析
4.電磁場力波的仿真結果分析
