generative design
關(guān)注創(chuàng)建者：meshmesh 創(chuàng)建時(shí)間：2020-03-19
generative design的視頻教程
MSC Apex Generative Design與MSC Apex 2021版本新功能
MSC Apex Generative Design 2021新功能 1.流暢的幾何創(chuàng)建過程；2.API腳本；3.設(shè)計(jì)空間工具；4.對(duì)稱設(shè)計(jì)；5.加工余量；6.創(chuàng)造設(shè)計(jì)空間的工作流程； MSC Apex 2021的新功能 1.前處理新功能；2.共享節(jié)點(diǎn)-依賴綁定；3.分離單元；4.幾何清理功能增強(qiáng)；5.面網(wǎng)格劃分功能增強(qiáng)；6.梁單元建模；7.與MSC Nastran交互性新功能增強(qiáng)；8.后處理新功能
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CATIA通過理順和直觀的工作流程體驗(yàn)，生成符合性能KPI目標(biāo)的形狀，提高內(nèi)部流體系統(tǒng)的效率
CATIA-Flow Driven Generative Designer 通過理順和直觀的工作流程體驗(yàn)，生成符合性能KPI目標(biāo)的形狀，提高內(nèi)部流體系統(tǒng)的效率 1、探索并生成內(nèi)部流體流動(dòng)的形狀，從而最大程度地減少壓降并保持質(zhì)量流量（HVAC\座艙舒適系統(tǒng)等） 2、自動(dòng)生成流動(dòng)驅(qū)動(dòng)型形狀，并通過輕松設(shè)置的Navier-Stokes CFD仿真進(jìn)行驗(yàn)證 3、促進(jìn)設(shè)計(jì)和仿真部門之間的無縫協(xié)作
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CATIA那點(diǎn)事兒——?jiǎng)?chuàng)成式曲面設(shè)計(jì)（GSD）
本課程講授的內(nèi)容為CATIA中創(chuàng)成式曲面設(shè)計(jì)（Generative Shape Design）模塊的內(nèi)容 GSD作為CATIA軟件的“招牌”模塊，其強(qiáng)大的曲面設(shè)計(jì)功能毋庸置疑，在汽車零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中被廣泛使用。 所謂創(chuàng)成式，老師個(gè)人的理解是，你輸入一些控制參數(shù)，比如角度、方向、長度，經(jīng)過軟件現(xiàn)有命令的運(yùn)算就會(huì)生成三維空間的點(diǎn)、線、面。
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generative design的實(shí)例教程
MSC Apex Generative Design 的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)是使用光順的拓?fù)鋬?yōu)化來計(jì)算幾種設(shè)計(jì)變量。
僅“基本滿足”的設(shè)計(jì)要求將容易受到低質(zhì)量的影響。在測試期間或安裝之后，可能在下游出現(xiàn)的隱藏需求將會(huì)暴露這些質(zhì)量的問題。 MSC Apex Generative Design 可以實(shí)現(xiàn)思想的自由優(yōu)化和可行性設(shè)計(jì)的可能性。這是實(shí)現(xiàn)真正的創(chuàng)新設(shè)計(jì)的基本原則。通過智能的算法驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)，而不是基于傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)串行設(shè)計(jì)過程，可以實(shí)現(xiàn)新的智能設(shè)計(jì)。
與MSC Apex Generative Design探索匯集多個(gè)經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)解決方案相比，單個(gè)派生設(shè)計(jì)解決方案顯得蒼白無力。MSC Apex Generative Design創(chuàng)成式設(shè)計(jì)確定是最有前途的。以省時(shí)的方式探索設(shè)計(jì)空間的能力確保了設(shè)計(jì)過程不會(huì)成為瓶頸，從而使我們的用戶可以完全根據(jù)設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)做出決策。只有通過一個(gè)變量的結(jié)果的設(shè)計(jì)空間進(jìn)行全面檢查，并在短時(shí)間內(nèi)，才能獲得最佳結(jié)果。
拓?fù)鋬?yōu)化算法提供最大的設(shè)計(jì)自由度，可以實(shí)現(xiàn)零件的合并。通過MSC Apex Generative Design 將裝配組的不同零件連接在一起，以形成一個(gè)有機(jī)的單一設(shè)計(jì)解決方案。生成一個(gè)單一的零件代替使用一個(gè)裝配體，不僅減少了重量，而且還減少使用的零件數(shù)量，并簡化了相關(guān)裝配過程。零件的復(fù)雜性降低，從而節(jié)省更多。
操作流程簡單
相比于現(xiàn)存拓?fù)鋬?yōu)化和創(chuàng)成式設(shè)計(jì)軟件，MSC Apex Generative Design無需網(wǎng)格劃分，只需要給定約束、設(shè)計(jì)目標(biāo)，軟件結(jié)合人工智能算法，以應(yīng)力為導(dǎo)向，自動(dòng)設(shè)計(jì)出目標(biāo)結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)超出想象，自動(dòng)光順結(jié)構(gòu)過渡。
操作視頻教程：
http://www.yqgqt.org.cn/college/video/c15302?
展開 創(chuàng)成式設(shè)計(jì)（Generative Design）是一個(gè)人機(jī)交互、自我創(chuàng)新的過程。根據(jù)輸入者的設(shè)計(jì)意圖，通過”創(chuàng)成式”系統(tǒng)，生成潛在的可行性設(shè)計(jì)方案的幾何模型，然后進(jìn)行綜合對(duì)比，篩選出設(shè)計(jì)方案推送給設(shè)計(jì)者進(jìn)行最后的決策。
與拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)截然不同，拓?fù)鋬?yōu)化（Topology Optimization）是對(duì)給定的模型進(jìn)行分析，常見的是根據(jù)邊界條件進(jìn)行有限元分析，然后對(duì)模型變形或刪減來進(jìn)行優(yōu)化。
MSC 軟件公司作為全球多學(xué)科仿真的廠商。五十年來，MSC 軟件幫助企業(yè)提高了產(chǎn)品質(zhì)量、縮短了產(chǎn)品投入市場的時(shí)間并且降低了在設(shè)計(jì)和測試產(chǎn)品方面的成本。學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)、科研人員、學(xué)生使用 MSC 的技術(shù)擴(kuò)展個(gè)人的知識(shí)，同時(shí)也拓廣了仿真水平。MSC 軟件在全球20個(gè)國家有1100名員工。
未來需要更多的人機(jī)交互、自我創(chuàng)新。Apex Generetive Design位于增材制造的前端，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)成式設(shè)計(jì)，可快速完成減重和強(qiáng)度的最優(yōu)化設(shè)計(jì)，大大節(jié)省材料耗費(fèi)，減少設(shè)計(jì)成本，縮短上市周期。 Apex Generetive Design可以聯(lián)合增材制造工藝仿真分析軟件simufact.additive進(jìn)行設(shè)計(jì)分析優(yōu)化方案，為客戶提供全方位的解決方案。
Apex Generetive Design助力增材制造工藝，針對(duì)傳統(tǒng)的原始模型進(jìn)行優(yōu)化改良，輕松設(shè)計(jì)出具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)形狀的幾何體，降低用戶交互邏輯的復(fù)雜性，有效提高用戶的工作效率。該軟件在良好的結(jié)構(gòu)邏輯中，為用戶提供智能友好的用戶交互界面，幫助用戶在模型設(shè)計(jì)的始末都能夠進(jìn)行高效的信息輸入。因此，即使沒有專家級(jí)的知識(shí)儲(chǔ)備，用戶也能在軟件中進(jìn)行快速、輕松、甚至幾乎全自動(dòng)地最佳部件設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)出的部件也依然能夠高度匹配用戶的需求，從而為增材制造提供優(yōu)質(zhì)輸入。
展開 面臨挑戰(zhàn)
MSC Apex Generative Design的以功能為導(dǎo)向的組件優(yōu)化誕生于帕德博恩大學(xué)直接制造研究中心與工業(yè)合作伙伴的一個(gè)研究項(xiàng)目。為重新設(shè)計(jì)優(yōu)化項(xiàng)目確定并選擇了一個(gè)航空航天支架。現(xiàn)有的設(shè)計(jì)需要一個(gè)由兩部分組成的組件，其中每個(gè)組件由實(shí)心鋁塊銑削而成，并用幾個(gè)鉚釘連接。但這種制造工藝在生產(chǎn)過程中會(huì)產(chǎn)生大量廢棄物。
解決方案
MSC Apex Generative Design使設(shè)計(jì)項(xiàng)目能夠?qū)蓚€(gè)部分減少為一個(gè)部分，并將最大應(yīng)力減少一半。
圖1（從左到右）：傳統(tǒng)支架由兩部分組成，使用設(shè)計(jì)空間（綠色可見）和非設(shè)計(jì)空間（紅色可見）重新設(shè)計(jì)成一部分。
原始零件的幾何形狀被用作優(yōu)化過程的起點(diǎn)，以定義優(yōu)化引擎將使用的設(shè)計(jì)空間。圖1中所示的原始設(shè)計(jì)（深綠色和深紅色組件）被連接在一起，形成了一個(gè)單一的設(shè)計(jì)空間。支架組件需要五個(gè)連接點(diǎn)（如圖1中橙色所示）才能安裝到飛機(jī)上。優(yōu)化設(shè)計(jì)需要滿足的一組設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)包括設(shè)計(jì)和非設(shè)計(jì)空間、連接點(diǎn)、材料特性和結(jié)構(gòu)載荷規(guī)范。
標(biāo)準(zhǔn)拓?fù)鋬?yōu)化軟件追求質(zhì)量減輕或剛度增加等優(yōu)化目標(biāo)，但MSC Apex Generative Design在創(chuàng)建最佳輕量化設(shè)計(jì)的同時(shí)使用了明確定義的最大應(yīng)力目標(biāo)。在優(yōu)化過程中，從設(shè)計(jì)空間中刪除不重要的元素，從而在每次迭代中都能得到幾何外形和機(jī)械性能良好的幾何形狀。由于這一創(chuàng)新，不再需要手動(dòng)將優(yōu)化結(jié)果轉(zhuǎn)換成CAD幾何，從而在優(yōu)化過程中節(jié)省了大量時(shí)間。
在該組件的優(yōu)化過程中，生成了三個(gè)候選設(shè)計(jì)(圖2)來應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)。這三個(gè)候選設(shè)計(jì)代表了MSC Apex Generative Design中可用的三種不同算法—稀疏、中等和密集—參考了三種可用的優(yōu)化選項(xiàng)。這三種設(shè)計(jì)方案最終在重量上只相差幾克，與原始設(shè)計(jì)相比，這三種設(shè)計(jì)方案的總重量減少了63%。
展開 德國帕德博恩（Paderborn）大學(xué)生方程式賽車隊(duì)進(jìn)行賽車軸承座部件優(yōu)化、減重
我們已經(jīng)展示了MSC Apex Generative Design的潛力，以下為帕德博恩大學(xué)生方程式賽車隊(duì)為他們的賽車設(shè)計(jì)的軸承座部件——該部件用于支撐車輪軸承，屬于懸架的一部分。
這是一個(gè)很典型的案例，因?yàn)檩S承座一方面要需要承受非常復(fù)雜的負(fù)載工況，同時(shí)對(duì)輕量化設(shè)計(jì)具有迫切需求。由于大賽要求參賽者每年開發(fā)一款新的賽車，仔細(xì)檢查每一個(gè)零件，以提升競爭優(yōu)勢，因此設(shè)計(jì)過程中需要進(jìn)行大量的零件設(shè)計(jì)優(yōu)化。MSC仿真工具，例如：Adams 和 MSC Nastran 被用于進(jìn)行后續(xù)的部件優(yōu)化。
▲ 采用MSC Apex Generative Design進(jìn)行增材制造設(shè)計(jì)
開發(fā)過程首先從基于Adams的多體動(dòng)力學(xué)仿真中獲取載荷開始，Adams模型模擬了整個(gè)懸架的多種工況，包括所有連接點(diǎn)的坐標(biāo)和作用力。
這些信息被用于建立優(yōu)化模型并定義其目標(biāo)。
在 MSC Apex Generative Design中定義了一個(gè)盡可能大的設(shè)計(jì)空間（如上圖所示）。
在這個(gè)方程式賽車項(xiàng)目中，對(duì)應(yīng)輪輞內(nèi)的空間減去叉形臂的安裝空間以及所選的制動(dòng)系統(tǒng)。運(yùn)行MSC Apex Generative Design優(yōu)化算法，設(shè)計(jì)空間內(nèi)的材料在確保滿足各種邊界條件、約束以及優(yōu)化目標(biāo)的前提下會(huì)被盡可能的削減。
展開 MSC Apex Generative Design是一款功能強(qiáng)大但易于使用的軟件。對(duì)于當(dāng)前的案例，將初始幾何CAD模型導(dǎo)入到MSC Apex Generative Design中。優(yōu)化結(jié)果是根據(jù)此幾何形狀進(jìn)行設(shè)計(jì)的，設(shè)置必要的連接區(qū)域和設(shè)計(jì)空間，并使用PA12塑料作為材料。直觀的用戶界面及其強(qiáng)大的幾何功能使其可以在不到一個(gè)小時(shí)的時(shí)間內(nèi)將復(fù)雜的初始幾何轉(zhuǎn)換為可直接打印的優(yōu)化模型。在優(yōu)化分析之前，只需要15分鐘即可完成添加邊界條件、設(shè)置優(yōu)化的目標(biāo)參數(shù)等準(zhǔn)備操作。
圖 1: 從以待優(yōu)化的CAD文件導(dǎo)入，到以待MSC Nastran驗(yàn)證的CAD文件導(dǎo)出，整個(gè)過程都可以快速、完全的在MSC Apex Generative Design中完成。
圖 2: 隨后的更改可以使用幾何工具快速插入，然后只需幾次優(yōu)化迭代就可以清晰而有意義地連接起來
結(jié)果
優(yōu)化服務(wù)器只需要18分鐘即可創(chuàng)建輕量化設(shè)計(jì)。計(jì)算時(shí)間如此的短，給客戶更多機(jī)會(huì)去嘗試不同的參數(shù)和變量，從而選擇最合適的設(shè)計(jì)。例如，特別輕巧的結(jié)構(gòu)，由于結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性而難以清洗。因此，最初選擇的是不太復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。重量僅為150克，做到了真正的輕量化-與原始（PA12）的340克相比，重量減輕了56％！
為了在特殊負(fù)載情況下提供額外的加固效果，客戶要求在中間部分插入十字形支柱。為此，工程師借助MSC Apex Generative Design中的幾何工具將它們粗略地插入到優(yōu)化結(jié)構(gòu)的正確位置中。優(yōu)化算法對(duì)新結(jié)構(gòu)進(jìn)行了多次迭代處理，以創(chuàng)建平滑的連接和過渡。
展開 
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generative design的最新內(nèi)容
由于現(xiàn)有的零件設(shè)計(jì)無法實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)高效，高質(zhì)量的增材制造，Krause DiMaTec決定使用MSC Apex Generative Design軟件進(jìn)行零件幾何形狀的優(yōu)化，以開發(fā)適合增材工藝的設(shè)計(jì)。這種創(chuàng)新的優(yōu)化技術(shù)產(chǎn)生的仿生結(jié)構(gòu)在滿足零件性能需求的同時(shí)實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)輕量化。通過對(duì)零件進(jìn)行徹底重新設(shè)計(jì)，最終在工程要求與良好工藝性之間取得了理想平衡。
MSC Apex Generative Design最大的優(yōu)勢之一是創(chuàng)新、易于使用的界面，不需要有限元建模（FEM）專家即可完成優(yōu)化設(shè)計(jì)。
圖4：該航空支架的優(yōu)化設(shè)計(jì)使其重量減輕了63%
點(diǎn)擊了解產(chǎn)品更多詳情：MSC Apex新一代的CAE仿真平臺(tái)
這一突破主要得益于三大核心技術(shù)的協(xié)同創(chuàng)新：拓?fù)鋬?yōu)化（Topology Optimization）技術(shù)實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)性能的極致提升，創(chuàng)成式設(shè)計(jì)（Generative Design）方法開拓了前所未有的設(shè)計(jì)空間，而增材制造工藝則將這些創(chuàng)新設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)產(chǎn)品。這種"設(shè)計(jì)-優(yōu)化-制造"的深度融合，正在重新定義現(xiàn)代制造業(yè)的可能性邊界。
通過MSC Apex Generative Design，即使不具備專業(yè)的仿真專業(yè)知識(shí)，也能以極短的時(shí)間投入完成傳統(tǒng)零件設(shè)計(jì)的優(yōu)化改造，使其成功適配增材制造工藝要求。
MSC Apex Generative Design 基于 MSC Apex 平臺(tái)，以易用性為特色，不僅適用于增材制造拓?fù)鋬?yōu)化，還能在鑄造工藝約束下完成設(shè)計(jì)迭代，助力企業(yè)攻克工藝與性能平衡難題。
面對(duì)產(chǎn)品性能需求升級(jí)，單一優(yōu)化結(jié)果難以契合工程實(shí)際，MSC Apex Generative Design 與 MSC Nastran 深度協(xié)同，海克斯康推出一體化快速驗(yàn)證方案。
海克斯康的MSC Apex Generative Design借助NVIDIA的CUDA框架，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)、網(wǎng)格化和分析功能的融合。
西門子2022年發(fā)布了首個(gè)GPU版本的Simcenter STAR-CCM+，專注于車輛外部空氣動(dòng)力學(xué)應(yīng)用。
Altair在2022年前后也發(fā)布了全GPU版本的LBM求解器。
Aerospike發(fā)動(dòng)機(jī)——世界上最復(fù)雜的零件之一，用Titan.Core僅計(jì)算了8’11’’就完成了打印數(shù)據(jù)準(zhǔn)備，RAM僅占用了4GB
亮點(diǎn).3
MSC Apex Generative Design DfAM
HEXAGON
MSC Apex Generative Design DfAM創(chuàng)成式設(shè)計(jì)解決方案：
MSC Apex GD創(chuàng)成式設(shè)計(jì)是基于直觀的CAE環(huán)境MSC
與MSC Apex Generative Design搭配使用，可謂是一套完整的、智能的3D打印設(shè)計(jì)和工藝仿真的解決方案。
02
軸承座應(yīng)用案例
海克斯康與GreenTeam及RENISHAW合作大學(xué)生方程式賽車的軸承座項(xiàng)目。
海克斯康創(chuàng)成式設(shè)計(jì)軟件MSC Apex Generative Design，打破傳統(tǒng)拓?fù)鋬?yōu)化流程，從CAD設(shè)計(jì)空間和非設(shè)計(jì)空間約束，加載實(shí)際載荷工況，以應(yīng)力為向?qū)В暂p量化為目標(biāo)，自動(dòng)迭代、自動(dòng)光順處理，基于GPU高速求解，迭代過程中自動(dòng)驗(yàn)證結(jié)構(gòu)應(yīng)力，快速幫助用戶設(shè)計(jì)出用于3D打印的結(jié)構(gòu)件，快速、高效、多樣性并具有創(chuàng)新地設(shè)計(jì)出質(zhì)量輕、性能好的零件。
3月14日 14:00
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