ModeFrontier的案例
modeFRONTIER增強Henniges汽車的密封性能
這就是為什么我們選擇modeFRONTIER：因為其優(yōu)化和穩(wěn)健性分析的能力”，Henniges汽車CAE技術(shù)專家盛凡（音譯）說。展望未來，Ogilvile說：“modeFRONTIER幫助我們使設(shè)計質(zhì)量明顯改善；沒有modeFRONTIER，將只能根據(jù)以往的經(jīng)驗進(jìn)行試驗和試錯。”
modefrontier整車多學(xué)科優(yōu)化及輕量化優(yōu)化
圖：模態(tài)分析模塊
modefrontier環(huán)境Nastran模塊設(shè)置參照《ModeFRONTIER聯(lián)合Nastran求解器仿真優(yōu)化流程》。
鏈接：【
ModeFRONTIER聯(lián)合Nastran求解器仿真優(yōu)化流程】
對于模態(tài)分析，需要考慮模態(tài)追蹤，關(guān)于模態(tài)追蹤的方法參照《META&Python在車身模態(tài)優(yōu)化分析中進(jìn)行模態(tài)追蹤的應(yīng)用》
鏈接：【META&Python在車身模態(tài)優(yōu)化分析中進(jìn)行模態(tài)追蹤的應(yīng)用】
圖：剛度分析模塊
圖：碰撞分析模塊
modefrontier環(huán)境lsdyna模塊設(shè)置參照《ModeFRONTIER聯(lián)合LSDYNA求解器仿真優(yōu)化流程》
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ModeFRONTIER聯(lián)合LSDYNA求解器仿真優(yōu)化流程】
圖：質(zhì)量模型模塊
由于不同學(xué)科的設(shè)計變量不一致，因此需要一個包含所有設(shè)計變量的模型用來統(tǒng)計質(zhì)量響應(yīng)。本例中通過更新一個包含所有設(shè)計變量的模型獲得模型質(zhì)量。主要過程：通過更新設(shè)計變量進(jìn)而更新模型求解文件，然后后臺調(diào)用ansa運行Python腳本獲得模型質(zhì)量，該方法可以在其他任何優(yōu)化類型中用于獲得模型質(zhì)量響應(yīng)。當(dāng)然，這個過程適合任何分析模型，包括剛強度、NVH和碰撞分析。
以上主要通過DeckMassInfo命令獲得模型質(zhì)量信息，通過后臺調(diào)用ansa運行Python腳本，會生成包含模型質(zhì)量數(shù)據(jù)的txt文件。
展開 modeFRONTIER
一.直觀易懂的圖形用戶界面
modeFRONTIER的圖形用戶界面簡單明了，降低了設(shè)計優(yōu)化時的語言障礙。操作手冊、在線幫助的內(nèi)容也非常充實，直觀易懂的的優(yōu)化工作流程搭建。modeFRONTIER具有自動報告功能，方便地選擇輸出一覽表、圖表（ html、pdf、rtf ）。另外，也可以基于WEB或第三方軟件批處理以XML形式輸出，此外，圖形用戶界面的認(rèn)證和自動分析認(rèn)優(yōu)化認(rèn)證證是分別進(jìn)行管理的，可以憑單一認(rèn)證實現(xiàn)多用戶使用。
二.搭載豐富的直接接口
為了從仿真軟件輸入輸出文件提取參數(shù)，modeFRONTIER通用的解析規(guī)則是通過文本文件方式和CAE軟件集成，這樣的集成操作方式有時候會非常困難，造成意想不到的麻煩，moFRONTIER軟件商和第三方CAD/CAE軟件商建立了良好的合作關(guān)系，提供了眾多CAD/CAE, Excel,matlab 直接接口。
三.簡單構(gòu)筑并行計算環(huán)境
網(wǎng)格計算采用GridGain開源的網(wǎng)格計算框架，取代了以往的NQS(網(wǎng)絡(luò)排隊系統(tǒng))，提供任務(wù)分布執(zhí)行環(huán)境，縮短優(yōu)化計算所需的時間，平衡各PC運算負(fù)荷。modeFRONTIER v4.2.1僅支持UGS NX和LabVIEW節(jié)點接口，其他的節(jié)點接口在今后版本中依次追加。
另外，在使用modeFRONTIER集成不同CAD/Mesher/CAE軟件時候，modeFRONTIER通過使用“節(jié)點排隊”運算機(jī)制，也能合理的優(yōu)化計算資源成本。
四.活用實驗數(shù)據(jù)的虛擬優(yōu)化
modeFRONTIER強大的基于實驗設(shè)計的虛擬優(yōu)化，利用DATA WIZARD功能模塊即導(dǎo)入Excel中采用“宏命令”、“數(shù)據(jù)文件格式”、“其他交互圖表格式”保存的各種實驗數(shù)據(jù)到modeFRONTIER中進(jìn)行優(yōu)化分析，也可利用這些實驗數(shù)據(jù)生成響應(yīng)面來進(jìn)行基于響應(yīng)面的優(yōu)化分析。
展開 modeFRONTIER用于混合式火箭發(fā)射
“modeFRONTIER的工作流程可以幫助選擇最佳的設(shè)計方案，從而得到更輕的發(fā)動機(jī)。”
Manuel Nascimento Dias Barcelos，巴西利亞大學(xué)混合動力推進(jìn)團(tuán)隊領(lǐng)導(dǎo)人
解決方案
團(tuán)隊考慮了影響混合發(fā)動機(jī)性能的關(guān)鍵參數(shù)：晶粒結(jié)構(gòu)、燃燒效率、氧化劑容器壓力、噴嘴結(jié)構(gòu)以及幾何結(jié)構(gòu)。通過modeFRONTIER特有的工具進(jìn)行的兩步敏感性分析可以選出對設(shè)計約束以及優(yōu)化目標(biāo)影響明顯的變量。這些關(guān)鍵因素被放到一起來建立一個工作流程，能夠保持混合動力推進(jìn)系統(tǒng)的簡單性。這個自動框架驅(qū)動幾何結(jié)構(gòu)的自動搜索，在三種配置之下分別得到更多的減重。 “modeFRONTIER的工作流導(dǎo)航工具通過優(yōu)化過程幫助生成、評估和選擇設(shè)計方案，從而得到比以前研究的液體和固體發(fā)動機(jī)更輕的發(fā)動機(jī)。” Manuel Nascimento Dias，混合動力推進(jìn)團(tuán)體的領(lǐng)導(dǎo)人說。
modeFrontier的優(yōu)勢
modeFRONTIER使得混合推進(jìn)劑發(fā)動機(jī)的設(shè)計工作得以流程化，該發(fā)動機(jī)基于液化燃料（固體石蠟）和兩種不同的氣體燃料：H2O2和自我加壓N2O。本案例中再入系統(tǒng)的預(yù)期質(zhì)量從22公斤到29公斤，低于以前提出的液體推進(jìn)劑發(fā)動機(jī)或固體發(fā)動機(jī)。“在這項工作中討論的優(yōu)化過程可以被視為混合火箭推進(jìn)系統(tǒng)前期設(shè)計的一個重要工具”，Manuel Nascimento Dias總結(jié)。
展開 
用modeFrontier來降溫
此外，modeFRONTIER的自動化能力及其強大的優(yōu)化算法，可以進(jìn)行自動參數(shù)尋優(yōu)，從而支持并縮短模型驗證的步驟。
modeFRONTIER-降低開發(fā)成本，縮短開發(fā)時間
一.將CAE工程師從繁重工作解脫出來和CAE仿真流程自動化
右圖是客戶調(diào)查結(jié)果，運用modeFRONTIER進(jìn)行CAE設(shè)計仿真流程自動化，工作效率和建模精度都大大的提高了，工程師專注于CAE業(yè)務(wù)上的時間不超過工作時間的10%。
讓技術(shù)人員在這“-低于10%的時間”內(nèi)從事更有意義的工作。這些效率的提高具有非常重要的意義。
二.可根據(jù)試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行自動調(diào)整
將仿真結(jié)果與實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，驗證所使用的仿真方法的正確性和精確程度。可以將設(shè)計問題轉(zhuǎn)變?yōu)榉抡鏀?shù)據(jù)和實驗數(shù)據(jù)誤差最小化的優(yōu)化模型，對有限元模型進(jìn)行必要的校核與驗證。
使仿真能夠確切地反映真實的物理現(xiàn)象。modeFRONTIER系統(tǒng)地對多個仿真參數(shù)進(jìn)行驗證和校核，實現(xiàn)了校核與驗證的自動化，大大的提高了工作效率和結(jié)果質(zhì)量
三.最大限度減少大規(guī)模CAE計算的計算次數(shù)
降低CAE計算模型規(guī)模、縮短計算時間一般情況下，仿真分析的模型規(guī)模大、計算耗時長，為優(yōu)化設(shè)計帶來困難，，運用試驗設(shè)計方法最大限度的探索設(shè)計空間和構(gòu)建近似模型技術(shù)等方法， 大幅降低了計算模型規(guī)模、縮短了計算時間。另外，modeFRONTIER可以將近似模型作為優(yōu)化數(shù)學(xué)模型進(jìn)行虛擬優(yōu)化計算。
四.優(yōu)化和規(guī)劃PC資源，用來搭建分布式計算環(huán)境
當(dāng)今制作業(yè)是最具有國際競爭力的核心產(chǎn)業(yè)，適合“跟著太陽走”的經(jīng)營模式，modeFRONTIER是一高度開放的，智能的全面的網(wǎng)格計算解決方案，優(yōu)化和規(guī)劃企業(yè)PC/CAE等軟硬件資源，用來搭建分布式計算環(huán)境，可以實現(xiàn)24小時不間斷CAE自動分析計算。實現(xiàn)對高性能計算的高效利用。
下班前整合modeFRONTIER軟硬件環(huán)境，第二天上班可以評估計算結(jié)果。這樣的作業(yè)管理也變得可能。
展開 modeFRONTIER幫助康明斯提高發(fā)動機(jī)性能
有150個工程師參與了設(shè)計，modeFRONTIER幫助高馬力組找到了最佳的氣門正時，從而降低了燃料消耗。
挑戰(zhàn)
在設(shè)計活塞式發(fā)動機(jī)時，開啟和關(guān)閉進(jìn)氣門和排氣閥的時間是影響燃油消耗/輸出功率比的重要參數(shù)。通常情況下，延遲排氣閥關(guān)閉（EVC）和提前進(jìn)氣閥開啟時間會減少廢氣殘留，從而降低燃料消耗。對于16缸發(fā)動機(jī)這種復(fù)雜模型，康明斯設(shè)計師用GT Suite（氣閥和動力模塊）來模擬閥門性能和動力。
為了獲得最佳的發(fā)動機(jī)性能，需要根據(jù)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速、閥門和進(jìn)氣道的幾何形狀和性能定義吸氣配置，并給出對應(yīng)最佳的氣門正時和升程曲線。
解決方案
尋找最佳的閥門定時配置需要分兩步過程，首先，在modeFRONTIER中創(chuàng)建第一個工作流，用于校準(zhǔn)過程自動化。modeFRONTIER會自動調(diào)節(jié)閥系參數(shù)來校正GT模型，以和測量到的推管負(fù)載吻合。
第二階段由第二個工作流組成，用來探索設(shè)計空間；開始用響應(yīng)面算法，隨后用直接優(yōu)化算法NSGA及混合的方法來找出12個輸出參數(shù)的最佳值，這些參數(shù)表征了排氣與進(jìn)氣凸輪的正時角度、容積效率和剎車燃油消耗（BSFC）。
“modeFRONTIER集成多個GT模型的能力非常優(yōu)秀”
Ambikapathy Naganathan，康明斯結(jié)構(gòu)與動力工程師
modeFRONTIER的優(yōu)勢
在每個項目階段，modeFRONTIER都被證明在減少設(shè)計周期和提高氣門系統(tǒng)性能方面高度可靠。從一開始，“它幫助大幅減少了校準(zhǔn)GT模型的時間” Ambikapathy Naganathan（康明斯結(jié)構(gòu)和動力分析工程師）說，“modeFRONTIER集成多個GT模型及后處理工具的能力非常優(yōu)秀”。 Naganathan工程師又說：“實際上它幫助我們更有效地關(guān)聯(lián)那些GT模型，補充我們的內(nèi)部優(yōu)化工具，同時不同的分析師在不同的地方可以同時使用。”
展開 環(huán)保型飛機(jī)用modeFRONTIER張開了它的翅膀
為尋找新一代飛機(jī)的最有前途的解決方案，用modeFRONTIER對兩種翼型進(jìn)行了優(yōu)化。選擇了一種“輕”結(jié)構(gòu)用來分析空氣動力性能，其中對翼型厚度沒有任何結(jié)構(gòu)限制；另一種“重”結(jié)構(gòu)用來尋求機(jī)翼輕量化。
“優(yōu)化后的結(jié)構(gòu)在滿足TLAR要求的同時，相比初始翼型截面具有實質(zhì)性的優(yōu)點。”
Enrica Marentino，Alenia Aermacchi公司的CFD專家
解決方案
modeFRONTIER集成復(fù)雜的目標(biāo)，為兩種翼型結(jié)構(gòu)都實現(xiàn)了顯著提高，同時仍然滿足頂級飛機(jī)設(shè)計要求（TLAR）。用modeFRONTIER工作流實現(xiàn)的自動化設(shè)計過程可以測試20,000個二維機(jī)翼形狀，使用Alenia內(nèi)部代碼進(jìn)行氣動和結(jié)構(gòu)分析。一旦選定了最佳二維形狀，就可以用參數(shù)化的CATIA翼身模型進(jìn)行CFD計算驗證。在三維分析中得到了很好的空氣動力學(xué)結(jié)果。
modeFrontier的優(yōu)勢
“modeFRONTIER被證明能夠有效地幫助設(shè)計團(tuán)隊確定可行的解決方案，實現(xiàn)氣動性能增強2.5%，機(jī)翼減重4%”，Enrica Marentino， Alenia Aermacchi公司的CFD專家說。modeFRONTIER成功地將機(jī)翼形狀結(jié)構(gòu)優(yōu)化過程簡化為兩步，采用其多目標(biāo)遺傳算法（MOGA-II）來解決優(yōu)化問題。用modeFRONTIER統(tǒng)計工具探討了氣動參數(shù)之間的相關(guān)性，提供了深入的理解，有助于有效地建立優(yōu)化策略。多目標(biāo)決策工具提供了一個有用的框架，用于實現(xiàn)Pareto前沿解的排序，幫助設(shè)計團(tuán)隊確定最好的結(jié)果。“優(yōu)化結(jié)構(gòu)在滿足TLAR要求的同時，相比初始翼型截面具有實質(zhì)性的優(yōu)點。”，Enrica Marentino說。
展開 modeFRONTIER在惠而浦公司編織系統(tǒng)建模
modeFRONTIER通過提高保真度和性能幫助惠而浦創(chuàng)造更一致的模型：這反過又使工程師有了更大的設(shè)計參考空間，并可以在系統(tǒng)水平保持持續(xù)聯(lián)系，從而降低對基礎(chǔ)知識獲取的要求。 “系統(tǒng)建模是modeFRONTIER真正閃耀的地方，“mannisto補充說，“它就像是一個交響樂團(tuán)的指揮，將單獨的子系統(tǒng)輸出交織在一起，了解它們之間的相互作用。這讓我們可以探索和發(fā)現(xiàn)我們從未考慮過的可能性。”
龐巴迪使用modeFrontier優(yōu)化高速列車
這些都是龐巴迪選擇modeFRONTIER軟件的部分原因，該軟件作為一個多目標(biāo)多學(xué)科優(yōu)化設(shè)計平臺，被應(yīng)用于屢獲殊榮的ZEFIRO 380列車的設(shè)計。
“通過多目標(biāo)優(yōu)化方法在龐巴迪高速列車中的應(yīng)用，得到了一個極具競爭力的產(chǎn)品，由于需要的標(biāo)準(zhǔn)牽引功率降低，即保證了能源效率的提高，又降低了成本。”
亞力山大?奧雷蘭諾，龐巴迪公司的空氣動力學(xué)首席專家，該公司是航空和鐵路運輸領(lǐng)域的世界領(lǐng)先者。
優(yōu)化的目標(biāo)是得到一個Pareto優(yōu)化設(shè)計，或者叫均衡設(shè)計，同時具有較低的風(fēng)阻和較高的側(cè)風(fēng)穩(wěn)定性。為了得到這樣的設(shè)計，使用了modefrontier軟件，不僅可以集成龐巴迪所使用的各種CAE工具，還用來驅(qū)動幾何變形和仿真過程，并為，并為結(jié)果的解釋提供必要的圖形工具。modeFrontier，由ESTECO公司開發(fā)，綜合了三維建模以及對于風(fēng)阻和側(cè)風(fēng)穩(wěn)定性的仿真，使用遺傳算法來最終得到Pareto優(yōu)化解。龐巴迪公司的專家們考慮了建模階段多達(dá)六十種不同的設(shè)計參數(shù)，包括列車的外殼、駕駛室、碰撞結(jié)構(gòu)以及人體工程學(xué)約束。公司最終得以降低空氣阻力20%，減少約10%的能源消耗。通過使用modeFRONTIER，龐巴迪工程師可以從一系列設(shè)計中進(jìn)行選擇，以適應(yīng)特定的造型喜好，同時又能保證能源消耗的優(yōu)化且最大化穩(wěn)定性和安全性的準(zhǔn)則。
展開 優(yōu)質(zhì)直播推薦 || 優(yōu)化軟件modeFRONTIER優(yōu)化氣道流程介紹
本次直播將介紹使用優(yōu)化軟件modeFRONTIER進(jìn)行氣道優(yōu)化的方法和注意事項，包括氣道變形方式的選取、CFD軟件的選取及集成方法、DOE/優(yōu)化算法的選擇和設(shè)置、后處理的方法等等。
課程大綱：
1. 氣道優(yōu)化背景說明
2. 常見優(yōu)化流程
3. 變形方式選取及modeFRONTIER集成方法
4. CFD軟件選擇及不同集成方法
5. 算法選擇及設(shè)置
l DOE算法選擇及設(shè)置
l 響應(yīng)面算法選擇及設(shè)置
l 優(yōu)化算法選擇及設(shè)置
6. 后處理方法及注意事項
7. 氣道優(yōu)化案例介紹
8. 燃燒室優(yōu)化案例介紹（參考）
適宜人群：
對氣道/燃燒室等發(fā)動機(jī)相關(guān)內(nèi)部流動優(yōu)化設(shè)計感興趣的設(shè)計和仿真工程師。
時間安排：
2020年3月10日 19:30
講師簡介：
張振科
博士學(xué)位，現(xiàn)就職于艾迪捷信息科技(上海)有限公司北京分公司，擔(dān)任優(yōu)化軟件modeFRONTIER產(chǎn)品技術(shù)經(jīng)理。從事CAE相關(guān)工作已十年有余，擅長多學(xué)科優(yōu)化、多物理場耦合等領(lǐng)域，對ANSYS、Abaqus、FLUENT、STAR-CCM+等CAE分析軟件均較為熟悉，同時還負(fù)責(zé)完成了多項各種類型的CAE工程仿真項目。
報名方式：
點擊圖片或點擊鏈接立即報名：https://www.yqgqt.org.cn/live/10696
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modeFRONTIER多目標(biāo)優(yōu)化軟件
modeFRONTIER為滿足這些功能需求，具有多種高級數(shù)據(jù)采掘功能。
GT-SUITE與modeFRONTIER實用案例——發(fā)動機(jī)\整車開發(fā)
進(jìn)行大量的優(yōu)化計算，modeFRONTIER是設(shè)計開發(fā)中必不可少的工具。
我們在使用modeFRONTIER時常常是多個license并行使用，多數(shù)時候是7~8個license。
與GT-POWER集成進(jìn)行發(fā)動機(jī)性能的優(yōu)化，還可以與三維網(wǎng)格變形軟件同時進(jìn)行，包括包線形狀優(yōu)化等。
利用夜間和假期的時間，可以完成數(shù)以千計的計算任務(wù)，而且不需要人工干預(yù)，通過對不同形狀和參數(shù)的探索，還可以進(jìn)一步幫助我們了解各要素間的關(guān)系，這是一個非常有效的工具。此外，為了滿足“超”短開發(fā)周期的要求，在初期需明白設(shè)計開發(fā)的方向。使用參數(shù)的靈敏度、響應(yīng)面分析等功能。操作簡便，后處理功能強大，自動完成最優(yōu)探索，這也是我們選用modeFRONTIER來進(jìn)行多目標(biāo)優(yōu)化的重要考量，現(xiàn)在已經(jīng)成為我們設(shè)計開中必不可少的工具。
CONVERGE：
l 自適應(yīng)網(wǎng)格功能：精度提高同時運算速度加快
l 網(wǎng)格自動生成，前處理花費時間大幅縮短
l 搭載了先進(jìn)的SAGE、ECFM燃燒模型
此外，GT-SUITE內(nèi)置了簡化版的CONVERGE，即“CONVERGE-Lite”，進(jìn)行1D-3D耦合更加簡便。
展開 基于Abaqus和modeFRONTIER的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)優(yōu)化
2、軟件：Abaqus、modeFRONTIER
3、Workflow：
4、三個主要node
5、注意IBeam.py中的路徑
6、文件打包
包括IBm.prj、IBeam.py等。IBm.prj可以用modeFRONTIER直接打開。
壓縮文件中包含一個PDF文件，為本優(yōu)化例子的詳細(xì)說明
Pper.rar
GT-POWER與modeFRONTIER使用案例——汽車排氣系統(tǒng)開發(fā)
圖一 排氣系統(tǒng)噪聲分析
采用優(yōu)化技術(shù)，對xiao音器內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化
第二部分 使用GT-POWER與modeFRONTIER對xiao音器內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化
背壓與排氣噪音是矛盾的關(guān)系，為了平衡這種關(guān)系，需要使用優(yōu)化技術(shù)進(jìn)行研究。為了提高分析的精度，需要對內(nèi)部的詳細(xì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行模型化分析，在本例中1D的GT-POWER計算一個方案需要花費20分鐘。因此，為了縮短優(yōu)化花費的時間，簡化模型并保持GT-POWER模型計算的精度，獲得pareto解，在這些解中進(jìn)一步進(jìn)行精煉，再帶入詳細(xì)模型進(jìn)行驗證計算。
在過去，GT-POWER與modeFRONTIER的集成式通過批處理文件來實現(xiàn)的，需要特別注意設(shè)置以免計算出錯，現(xiàn)在已經(jīng)搭載了GT-POWER與modeFRONTIER集成的直接接口，輸入很簡便。軟件功能的不斷優(yōu)化，對用戶而言是十分有益的。
圖二xiao音器內(nèi)部結(jié)構(gòu)優(yōu)化
第三部分 使用GT-POWER進(jìn)行排氣阻力分析
排氣管路長度及形狀對輸出的影響，不僅包括對背壓及排氣口噪聲的影響，對充氣效率的影響也很受關(guān)注。
除了通過降低背壓來提高扭矩，也可以通過改變xiao音器在排氣系統(tǒng)中位置，以及排氣管路的長度及形狀來使扭矩提高。
因此，在開發(fā)初期，進(jìn)行包括發(fā)動機(jī)輸出、排氣口噪聲及背壓的優(yōu)化，獲得最優(yōu)的方案。
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