多工況拓?fù)鋬?yōu)化
關(guān)注創(chuàng)建者：CAE行路人 創(chuàng)建時間：2020-05-16
多工況拓?fù)鋬?yōu)化的視頻教程
平板受多工況扭轉(zhuǎn)載荷拓?fù)?/em>優(yōu)化（文獻復(fù)現(xiàn)）
本課適合哪些人學(xué)習(xí)： 1、Optistruct拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計人員 2、理工科學(xué)長和老師 3、仿真工程師 4、結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計人員 5、結(jié)構(gòu)優(yōu)化人員 你會得到什么： 1、掌握多工況目標(biāo)函數(shù)的創(chuàng)建 2、學(xué)會拓?fù)鋬?yōu)化流程創(chuàng)建 3、利用后處理，獲取拓?fù)鋬?yōu)化結(jié)果
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基于optistruct汽車控制臂多工況拓?fù)?/em>優(yōu)化
汽車控制臂三種工況下的多目標(biāo)拓?fù)鋬?yōu)化為例，講述在optistruct中是如何進行多目標(biāo)拓?fù)鋬?yōu)化，從而滿足特定要求下汽車控制臂的概念設(shè)計。對于單目標(biāo)拓?fù)鋬?yōu)化你會發(fā)現(xiàn)每一種工況下拓?fù)鋬?yōu)化的結(jié)果不一樣，多目標(biāo)拓?fù)鋬?yōu)化則綜合考慮多種工況下的目標(biāo)得到一個綜合結(jié)果。 對于多目標(biāo)優(yōu)化常用的手段：1、將目標(biāo)轉(zhuǎn)化為約束條件；2、對多目標(biāo)采用加權(quán)的方法得到一個綜合目標(biāo)。
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Optistruct多工況優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)如何進行修正，以控制優(yōu)化結(jié)果
本課適合哪些人學(xué)習(xí)： 1、optistruct拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計人員 2、理工科學(xué)子和老師 3、學(xué)習(xí)型仿真工程師 4、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、參數(shù)化優(yōu)化，拓?fù)鋬?yōu)化學(xué)習(xí)者 你會得到什么： optistruct 多工況優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)如何進行修正，以控制優(yōu)化結(jié)果。
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多工況拓?fù)鋬?yōu)化的實例教程
拓?fù)鋬?yōu)化是形狀優(yōu)化的一種特殊形式。網(wǎng)上資料和ansys help文件都有詳細說明。多工況下的拓?fù)鋬?yōu)化。需要APDL用到lswrite 命令，通過APDL可以更清楚地了解分析的流程。Workbench也可以完成多工況的拓?fù)鋬?yōu)化。結(jié)果類似，操作更為簡便。
!案例如下：
! 平面應(yīng)力問題。一個100*100的平面。左邊固定，分別承受兩種工況載荷情況。兩種載荷并不是同時作用，所以要進行多工況下的拓?fù)鋬?yōu)化分析。
首先，對只有向上作用力fy=100時，或者只有向下作用力fy = -100時進行topo分析，結(jié)果如下圖
然后，對fy=100和fy=-100作為同一工況下加載，進行topo分析，結(jié)果如下圖
然后，對多工況進行topo分析，結(jié)果如下圖
上述結(jié)果可以證明，下列程序確實可以滿足多工況的拓?fù)鋬?yōu)化。
Workbench 流程及結(jié)果
展開 有沒有人使用ABAQUS進行多工況多工況拓?fù)鋬?yōu)化，使用折中規(guī)劃法公式如圖所示：
多工況下的拓?fù)鋬?yōu)化
!學(xué)習(xí)重點：
!1、 何為拓?fù)鋬?yōu)化
!區(qū)分尺寸優(yōu)化、形狀優(yōu)化、拓?fù)鋬?yōu)化。拓?fù)鋬?yōu)化是形狀優(yōu)化的一種特殊形式。網(wǎng)上資料和ansys help文件都有詳細說明。
!2、單一工況載荷下的拓?fù)鋬?yōu)化。單一工況拓?fù)?/em>操作流程很簡單，APDL命令也很簡單。Workbench也可以輕松實現(xiàn)。
!3、多工況下的拓?fù)鋬?yōu)化。需要apdl用到lswrite 命令。目前不清楚如何完全由workbench完成多工況的拓?fù)鋬?yōu)化。有可能在workbench中借助APDL命令來實現(xiàn)，按下不表，后期再做學(xué)習(xí)。(更新，這是以前寫的了。貌似workbench做多工況也毫無鴨梨了，感興趣的可以試試)
!案例如下：
! 平面應(yīng)力問題。一個100*100的平面。左邊固定，分別承受兩種工況載荷情況。兩種載荷并不是同時作用，所以要進行多工況下的拓?fù)鋬?yōu)化分析。
首先，對只有向上作用力fy=100時，或者只有向下作用力fy = -100時進行topo分析，結(jié)果如下圖
然后，對fy=100和fy=-100作為同一工況下加載，進行topo分析，結(jié)果如下圖
然后，對多工況進行topo分析，結(jié)果如下圖
上述結(jié)果可以證明，下列程序確實可以滿足多工況的拓?fù)鋬?yōu)化。但是處理起來復(fù)雜模型，還是多有不便，所以如何將其應(yīng)用到workbench，是下一次考慮的重點。
!APDL命令：
finish
/clear
/prep7 !進入前處理
et,1,plane82 !定義能進行topo分析的單元，將其編號為1，其他編號則不參與優(yōu)化。
展開 可見拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計對結(jié)構(gòu)輕量化的效果是很明顯的。
6.結(jié)論
在懸置系統(tǒng)動力學(xué)仿真分析的基礎(chǔ)上，進行了某車型車身側(cè)右懸置鈑金支架所受應(yīng)力和模態(tài)頻率的預(yù)分析。結(jié)合預(yù)分析的實際情況，采用變密度法對零件進行了結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化，通過拓?fù)鋬?yōu)化前后的應(yīng)力分布及模態(tài)頻率情況的對比。說明了拓?fù)鋬?yōu)化對于懸置支架的輕量化和力學(xué)性能的改善有著顯著的效果。本文建立的優(yōu)化設(shè)計方法和設(shè)計思路也可用于汽車上其他零部件的設(shè)計。
拓?fù)鋬?yōu)化技術(shù)這一新興優(yōu)化設(shè)計方法非常適合于汽車工業(yè)中車身整體和單個零件的設(shè)計. 盡管有一些困難,但世界范圍內(nèi)的汽車業(yè)已有大量成功應(yīng)用的案例,專門的拓?fù)鋬?yōu)化軟件現(xiàn)也已相對成熟. 目前國內(nèi)汽車工業(yè)的相關(guān)研究和應(yīng)用還不多,因此需要加強這一方面的研究工作,推廣拓?fù)鋬?yōu)化技術(shù)的使用,從而促進汽車設(shè)計水平與國際接軌。
參考文獻
1黃慶，杜登惠，黃小飛動力總成懸置支架的多工況拓?fù)鋬?yōu)化 汽車技術(shù)，2008（10）
2 楊樹凱，朱啟昕，吳仕賦.基于有限元技術(shù)的汽車支架拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計研究.汽車技術(shù)，2006（3）
3顧春祺.拓?fù)鋬?yōu)化在汽車控制臂輕量化設(shè)計中的應(yīng)用.2007中國汽車工程學(xué)會論文集,568-571
4潘孝勇，柴國鐘，劉飛，徐馳.懸置支架的優(yōu)化設(shè)計與疲勞壽命分析.汽車工程，2007（4）
5呂兆平能量法解耦在動力總成懸置系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計中的運用。汽車工程，2008（6）
展開 本例以汽車控制臂三種工況下的多目標(biāo)拓?fù)鋬?yōu)化為例，講述在optistruct中是如何進行多目標(biāo)拓?fù)鋬?yōu)化，從而滿足特定要求下汽車控制臂的概念設(shè)計，先通過單目標(biāo)拓?fù)鋬?yōu)化得到每個工況的最大與最小柔度值，然后通過基于SIMP的多工況靜態(tài)剛度拓?fù)鋬?yōu)化數(shù)學(xué)模型得到三各工況綜合柔度的優(yōu)化方程
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多工況拓?fù)鋬?yōu)化的相關(guān)專題、標(biāo)簽、搜索
多工況拓?fù)鋬?yōu)化的最新內(nèi)容
概述
汽車控制臂（Control Arm）是懸架系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，其核心作用是將車輪與車架連接，并在車輛行駛過程中承受并傳遞來自車輪的多方向力和力矩。拓?fù)鋬?yōu)化的目標(biāo)是在給定的設(shè)計空間、材料和工況下，找到材料的最優(yōu)分布，使結(jié)構(gòu)在滿足多種性能要求（如剛度、強度、頻率）的同時，實現(xiàn)輕量化。
“多工況加權(quán)柔度響應(yīng)”指的是將結(jié)構(gòu)在多種不同載荷工況下的柔度（Compliance） 進行加權(quán)求和，作為拓?fù)鋬?yōu)化的目標(biāo)函數(shù)或約束條件
為此，提出了一種基于多學(xué)科多工況拓?fù)鋬?yōu)化的方法，該方法在概念設(shè)計階段綜合考慮模態(tài)、剛度和沖擊工況等關(guān)鍵因素，通過仿真驅(qū)動設(shè)計優(yōu)化，平衡性能、成本和重量。
2
座椅性能分析
在座椅結(jié)構(gòu)正向設(shè)計過程中，首先需要明確座椅的使用工況和性能要求。
為此，提出了一種基于多學(xué)科多工況拓?fù)鋬?yōu)化的方法，該方法在概念設(shè)計階段綜合考慮模態(tài)、剛度和沖擊工況等關(guān)鍵因素，通過仿真驅(qū)動設(shè)計優(yōu)化，平衡性能、成本和重量。
2
座椅性能分析
在座椅結(jié)構(gòu)正向設(shè)計過程中，首先需要明確座椅的使用工況和性能要求。
為此，提出了一種基于多學(xué)科多工況拓?fù)鋬?yōu)化的方法，該方法在概念設(shè)計階段綜合考慮模態(tài)、剛度和沖擊工況等關(guān)鍵因素，通過仿真驅(qū)動設(shè)計優(yōu)化，平衡性能、成本和重量。
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座椅性能分析
在座椅結(jié)構(gòu)正向設(shè)計過程中，首先需要明確座椅的使用工況和性能要求。
主題：汽車發(fā)蓋內(nèi)板多工況下的拓?fù)鋬?yōu)化
內(nèi)容簡介：為了減少交通事故中的頭部沖擊傷害，汽車引擎蓋的設(shè)計必須考慮多個設(shè)計需求，包括：頭部在不同位置撞擊引擎蓋的影響，實現(xiàn)輕量化的同時具備足夠剛度以承受各種載荷，以及滿足NVH性能的要求。
使用工具版本SIMULIA2023、ADAMS2024.2
前期對Isight調(diào)用ADAMS/CAR模塊所需的simcode文件的生成進行了說明。但未進行實際案例的提供。
近期在工作實際中，遇到某款車型，在選定懸架系統(tǒng)，轉(zhuǎn)向器型號后，轉(zhuǎn)向角及轉(zhuǎn)向特性匹配困難的實際問題。額外，轉(zhuǎn)向特性特性一般耦合前束角變化特性，因此需要多工況耦合尋解。借此幾乎，將“Isight集成ADAMS/CAR進行多工況聯(lián)合參數(shù)
4 基于Optistruct的輪轂多工況拓?fù)鋬?yōu)化
本文主要研究輪轂的徑向和彎矩工況，其約束條件和受力都不同，所以拓?fù)鋬?yōu)化會得到2種不同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，因而多工況下的剛度優(yōu)化成為了多目標(biāo)優(yōu)化問題。為達到最優(yōu)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，引入折中規(guī)劃法解決多工況優(yōu)化問題。折中規(guī)劃法通過折中優(yōu)化設(shè)計變量對多個目標(biāo)的影響，將多目標(biāo)優(yōu)化問題轉(zhuǎn)化為單目標(biāo)優(yōu)化問題[15-17]。
本例以汽車控制臂三種工況、加上1階模態(tài)下的多目標(biāo)拓?fù)鋬?yōu)化為例，講述在optistruct中是如何進行多目標(biāo)拓?fù)鋬?yōu)化，非公式，目的就是快速得到傳遞路徑，與傳統(tǒng)輸入公式傳遞路徑基本上百分九十以上的相似度，如果有需要公式方面的同學(xué)也可以聯(lián)系我，有相關(guān)的資料
購買后對于模型中不懂的地方都可以問
來自 Jabra 的特邀作者 Junghwan Kook 介紹了一個多物理場拓?fù)鋬?yōu)化框架，以及它的優(yōu)勢，并演示了如何使用它。Junghwan Kook 是參考文獻 1 的論文作者，其論文中的一些插圖被用在了這篇文章中。
本文介紹了一個使用 COMSOL API 接口和 LiveLink? for MATLAB? 構(gòu)建的多物理場拓?fù)鋬?yōu)化框架，此內(nèi)容已在參考文獻 1 上發(fā)表。文中通過一個可以使用
01概述
工業(yè)產(chǎn)品在面向DfAM設(shè)計過程中，拓?fù)鋬?yōu)化作為底層關(guān)鍵技術(shù)為增材制造提供了無限的可能性，但是拓?fù)鋬?yōu)化技術(shù)仍然具有局限性。
根據(jù)目前成熟的拓?fù)鋬?yōu)化軟件的功能來看，大部分拓?fù)鋬?yōu)化功能依賴特定工況，主要是靜態(tài)和動態(tài)線性結(jié)構(gòu)分析，對于非線性靜態(tài)工況少數(shù)軟件可以進行拓?fù)鋬?yōu)化，比如GENESIS所采用等效靜載荷(ESLs)方法。更多的工況問題只能通過工程師進行等效處理和變換
