abaqus形狀優化的案例
ABAQUS案例-ABAQUS中的形狀優化模塊及渦輪軸的形狀優化分析 ￥3
本案例（附件中的inp文件）講述了ABAQUS中的形狀優化模塊，以渦輪軸的優化分析為例演示了ABAQUS中優化分析技巧及需要注意的問題。
基于optistruct的支架形狀優化與自由形狀優化 ￥30
本案例教程在于如何使用optistruct進行支架的形狀優化、自由形狀優化。其中，涉及到的知識點有形狀優化中形狀變量的創建；自由形狀優化中形狀變量的創建、變形約束壁障的建立；如何在optistruct中進行形狀優化及自由形狀優化。
自由形狀優化結果
形狀優化結果
具體操作部分見收費內容部分，相關模型及腳本文件見附件。凡購買本案例的朋友針對收費內容部分有疑問，可以一起交流。
展開 【HyperWorks優化實例向導】之自由形狀優化
新的一年已經到來，今天給大家分享一個輕松一點的話題——自由形狀優化。其余五種優化類型今年會在“HyperWorks優化實例向導”專題中一一為大家分享，歡迎持續關注“Altair澳汰爾”微信公眾號~
本文模型主要使用如下圖所示簡單模型：
大家可以先下載模型跟著教程一步一步操作體驗。全文模型及操作視頻下載鏈接如下：
https://nas.altair.com.cn:5001/sharing/kPMjKGJXX
（建議在電腦端用chrome瀏覽器下載）
形狀優化與自由形狀優化
所謂自由形狀是和形狀優化比較而言的，自由形狀優化節點變形的形式更加自由。進行形狀優化的時候需要事先創建形狀變量，優化算法的優化對象就是每個形狀變量的系數。最終的優化結果只能是原始網格位置與各個形狀的線性疊加。
拿下面這張圖來說，藍色內圈是原始網格邊界，左圖外圈紅線是網格變形創建的形狀變量的最遠處。如果形狀變量的范圍是 [0, 1]，那么最終優化結果的網格位置只能是藍圈和紅圈之間某個位置的一個圓。自由形狀優化的每個節點都可以隨意運動。
打個比方，形狀優化就像計劃經濟，自由形狀優化就像市場經濟。
自由形狀優化最常用的場景是解決應力集中問題，當然，也可以用于別的場合。
Altair OptiStruct? 自由形狀優化算法：
classic 和 vertex morphing
Altair OptiStruct? 自由形狀優化算法分 classic 和 vertex morphing 兩類，vertex morphing 方法自由度更大，但是計算量也會隨之大幅度增加，而且 vertex morphing 方法目前還是 beta 版本，使用時需謹慎。
對于2D單元：
classic 方法中的變量只能是自由邊上的節點。
展開 【HyperWorks優化實例向導】之自由形狀優化
設置好的模型文件為：freeshape3D_ext_done.hm
03優化結果
04優化前的應力
05優化后的應力
計劃和市場都是調節經濟的手段，計劃經濟中可以有市場，形狀和自由形狀都是優化的手段，自由形狀優化和形狀優化也是可以同時使用的。
同時創建形狀變量和自由形狀變量
比如下圖中的零件既希望改變厚度（單一厚度）又希望同時進行變形形狀的優化。可以同時創建形狀變量和自由形狀變量。
01自由形狀變量的節點
02形狀變量
形狀變量僅僅是為了改變半徑件的厚度。形狀變量請參考：
03優化控制選項
這個例子中的形狀變量使用了離散變量，使用默認的優化算法時形狀變量可能會不起作用，這時需要加一個優化控制選項：
04優化結果中由形狀變量導致的形狀改變
05優化結果中由自由形狀變量導致的形狀改變
文章來源：Altair官方技術論壇
展開 
完全掌握workbench結構拓撲優化（形狀優化） ￥5
微信 leslie_wj
～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～
workbench結構優化設計可以分為兩類：拓撲優化（形狀優化）和參數優化。
本文內容：
workbench拓撲優化實例詳解
下文目錄：
一：建模
二：加載
三：拓撲優化
四：總結
結構優化：利用Hyperstudy實現盒子尺寸和形狀優化，達到滿足強度要求 ￥15
結構優化：利用Hyperstudy實現盒子尺寸和形狀優化，達到滿足強度要求
尺寸-形狀優化案
尺寸-形狀優化案例
優化對象：高x寬x厚是200*100*5,截面是矩形管；
優化變量：幾何高度，幾何寬度，板厚；
約束條件：矩形管整體應力小于某一值；
優化目標：重量減輕。
1采用hypermorph功能設置形狀變量區域
進入analysis-optimization面板，hypermorph功能。
選擇morph Volumes，對整個部件進行形狀變形，選擇視圖中所有單元，其余選項默認即可，create，效果如下圖：
2創建形狀變量
返回一級，進入morph面板，設置形狀變量
進入后，將界面設置如下，handle處選擇圖示8個紅點，沿著xyz方向縮放，默認縮放因子為1，臂的規格（mm）高x寬x厚是200x100，高的范圍120到200之間，寬50到100，設置對應方向的縮放因子，注意，先設置一個方向的變化，點擊右側morph。
之后左側切換為save shape，取個名稱，save之后，再點擊undo，回到上一步，重新設置另一個方向的變化。
給你的文件中設置了3個shape，先用shape1是先變形至最小狀態，然后2,3才是真正的形狀變量，擴大了上限。
3創建厚度變量
analysis-optimization-size，創建厚度變量，2mm-5mm
切換左側至第二項，做如下關聯：prop選擇對應的厚度屬性。可以通過review查看已關聯的狀態。
展開 發動機缸體缸蓋的快速形狀及拓撲優化
此外，客戶希望同時進行形狀優化和拓撲優化，以提高材料利用率。同時，可以針對缸體上的筋作進一步優化設計和拓撲優化，實現動力總成的剛度和彎曲模態的優化方案。
解決方案
由于時間至關重要，DEP團隊采用了“極簡設計方法”應用于該項目。極簡設計方法包括將設計更改盡可能減少，同時需要驗證工藝制造可行性。
形狀優化：
形狀優化包括以下步驟：
對初始輸入模型進行NVH，疲勞分析；
利用Meshworks建立參數化模型，獲取最優的重量以及和初始方案一致的性能；
經過和制造團隊的討論，得到可行的設計修改空間；例如，合理的壁厚，翻邊厚度，筋的厚度，凸臺高度等；
將參數化的變量值修改為合理范圍，以達到所有的目標值；
所有的分析如下：
缸體疲勞分析；
缸孔變形分析；
NVH分析 – 動力總成彎曲模態，偏移，以及附件加速度和噪聲分析。
拓撲優化
用MeshWorks快捷的在缸體上直接增加筋或刪除筋，以及創建包絡拓撲空間
CAD-Morpher
可以依據網格的變形結果，將原始CAD數據進行100%的變形，這個結果是可以直接導出為CAD軟件可識別的格式，例如parasolid格式。
結果
重量降低10%，同時各項性能指標全部滿足設計要求。
展開 基于hyperstudy的曲柄形狀優化
本案例重點在于介紹如何在hyperstudy中完成研究對象的形狀優化。在optistruct中提前創建好分析，也就是說模型可以直接提交進行分析計算，創建形狀變量。在hyperstudy中創建各類響應，位移響應，最大應力響應，體積響應，分別進行DOE分析、響應面擬合、形狀優化。
曲柄靜力學分析結果
DOE分析結果：
最大應力對各變量的線性效應
節點位移對各變量的線性效應
體積對各變量的線性效應
優化結果：
maxstress迭代曲線
節點位移迭代曲線
體積迭代曲線
第50次迭代優化后的結果：
展開 水泵葉片形狀優化設計
參數（葉片的內外側高度，內外側的半徑），使得水泵的總壓比最大。采用拉丁方采樣方法，利用MOGA和RSM響應面法得到滿意的優解。
形狀優化種類對比
形狀優化一般分為基于幾何參數的形狀優化、基于形狀基礎向量的形狀優化、非參數形狀優化三種。基于幾何參數的形狀優化幾何參數的修改和CAD幾何相關聯，設計變量為半徑、長度、角度等參數，且每次迭代后需要重新劃分網格，其優化結果依賴于設計變量的選擇數；基于形狀基礎向量的形狀優化，有限元模型參數使用基礎形狀，需要優化系統找出用戶定義基礎形狀的最優組合；而非參數形狀優化需要每個節點可以從臨近節點處獨自移動，網格平滑算法確保網格質量，沒必要使用敏度分析，優化可以使用標準的有限元求解器。
基于幾何參數的形狀優化示意圖及流程見圖1、圖2：
其對設計變量選擇性的依賴性可以從下述實例中看出：
基于形狀基礎向量的形狀優化的示意圖及流程如圖4、圖5所示：
下以一實例圖6來說明參數形狀優化：
非參數形狀優化示意圖及流程如圖7、圖8所示：
下以一實例圖9來說明非參數形狀優化：
從以上可以看出，使用非參數形狀優化，對于設計變量有較低限制，效率高；而使用基于基于幾何參數的形狀優化、基于形狀基礎向量的形狀優化對設計變量有較高限制，且效率不高。如下圖10所示：
使用基于TOSCA軟件的參數優化，可以得到更好的優化結果，應力幅大幅降低，迭代次數更少，如下圖11所示：
形狀優化種類對比.pdf
展開 
ANSA-TOSCA環境下的形狀優化
A N S A-TOSCA環境下的形狀優化
對比Tosca GUI，ANSA-TOSCA環境中的幾何信息幫助用戶定義優化任務，例如交互式組選擇定義和其他操作。ANSA-TOSCA環境中進行優化其流程為：使用Tosca ansa環境啟動，并在Tosca ansa環境中使用初始有限元模型和定義優化任務。優化結果創建后處理模型或者驗證模型。處理后的優化結果可以保存為適當的CAD格式。
本文為大家簡單介紹在ANSA-TOSCA環境下，進行SHAPE優化的算例。以便大家了解ANSA-TOSCA環境的優點。
在確認安裝無誤的情況下，啟動ansa_tosca64.bat。接下來就是形狀優化（shape），整體的流程與使用TOSCA-GUI是基本相同的。
第二步：定義優化類型和求解器。
第三步：加載模型文件，可以在此點擊右鍵，進行文件類型的編輯，圖中選擇的是ABAQUS求解器。
第四步：定義設計區域，指定對那些node、element進行優化。此處運用了交互式組選擇定義。
第五步：定義平滑區域，指定需要平滑處理的單元。同第四步ANSA-TOSCA特有功能。
第六步：定義約束
第七步：定義目標函數
第八步：定義優化任務
從上面可以看到，ANSA-TOSCA環境下模型導入、可視化、交互式操作、優化設置等比起TOSCA-GUI要清楚的多，而且更加快捷。
展開 板材形狀優化（保證承載能力）
問題描述：對板材進行形狀優化，保證在承載能力不變的情況下，板材的質量減輕一半
分析類型：形狀優化
分析平臺：ANSYS Workbench 17.0
分析人：技術鄰 一無所有就是打拼的理由
選擇板材的長度為100mm，高度為60mm，厚度為6mm，中間受力孔的直徑為20mm
優化結果如下所示：
優化后模型如下圖：
材料去除過程：
基于optistruct形狀優化案例-2 ￥5
形狀優化案例免費分享，從一個簡單懸臂梁的形狀優化學習如何在optistruct中做形狀優化。再次申明本案例僅用于學習交流，不用于營利！寫帖子也挺辛苦的，下載本案例的朋友請主動點關注，謝謝！
約束及加載條件
約束：懸臂梁左端完全固定，約束6個自由度；
加載：最右端的最上端處施加100N的力。
形狀優化
1、設計目標：總的體積最小。
2、設計約束：最右端的最下端節點的位移不超過3mm。
3、設計變量：shape1、shape2。
設計變量查看方法：optizimation/shape/animate/linear便可查看各個形狀變量。
優化結果
優化前位移云圖
優化后位移云圖
優化前形狀
優化后形狀
freeshape-xuanbiliang.zip
展開 考慮屈曲的形狀優化案例分享
考慮屈曲的形狀優化案例分享主要在于學習如何定義形狀shape變量、如何定義尺寸設計變量、如何進行形狀優化等。
優化結果
初始狀態
再次申明本案例僅用于學習交流，不用于營利！寫帖子也挺辛苦的，下載本案例的朋友請主動點關注，謝謝！
xingzhuang-yh.zip
