ansys15優(yōu)化設(shè)計(jì)的案例
利用ANSYS進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)的幾種優(yōu)化算法
本文探討了利用ANSYS進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)的幾種優(yōu)化算法。
優(yōu)化技術(shù)
理解計(jì)算機(jī)程序的算法總是很有用的，尤其是在優(yōu)化設(shè)計(jì)中。在這一部分中，將提供對(duì)下列方法的說明：零階方法，一階方法，隨機(jī)搜索法，等步長搜索法，乘子計(jì)算法和最優(yōu)梯度法。(更多的細(xì)節(jié)參見ANSYS Theory Reference 第20章。)
零階方法
零階方法之所以稱為零階方法是由于它只用到因變量而不用到它的偏導(dǎo)數(shù)。在零階方法中有兩個(gè)重要的概念：目標(biāo)函數(shù)和狀態(tài)變量的逼近方法，由約束的優(yōu)化問題轉(zhuǎn)換為非約束的優(yōu)化問題。
逼近方法：
本方法中，程序用曲線擬合來建立目標(biāo)函數(shù)和設(shè)計(jì)變量之間的關(guān)系。這是通過用幾個(gè)設(shè)計(jì)變量序列計(jì)算目標(biāo)函數(shù)然后求得各數(shù)據(jù)點(diǎn)間最小平方實(shí)現(xiàn)的。該結(jié)果曲線(或平面)叫做逼近。每次優(yōu)化循環(huán)生成一個(gè)新的數(shù)據(jù)點(diǎn)，目標(biāo)函數(shù)就完成一次更新。實(shí)際上是逼近被求解最小值而并非目標(biāo)函數(shù)。
狀態(tài)變量也是同樣處理的。每個(gè)狀態(tài)變量都生成一個(gè)逼近并在每次循環(huán)后更新。
用戶可以控制優(yōu)化近似的逼近曲線?？梢灾付ň€性擬合，平方擬合或平方差擬合。缺省情況下，用平方差擬合目標(biāo)函數(shù)，用平方擬合狀態(tài)變量。用下列方法實(shí)現(xiàn)該控制功能：
Command: OPEQN
GUI: Main Menu>Design Opt>Method/Tool
OPEQN同樣可以控制設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)點(diǎn)在形成逼近時(shí)如何加權(quán);見ANSYS Theory Reference。
轉(zhuǎn)換為非約束問題
狀態(tài)變量和設(shè)計(jì)變量的數(shù)值范圍約束了設(shè)計(jì)，優(yōu)化問題就成為約束的優(yōu)化問題。ANSYS程序?qū)⑵滢D(zhuǎn)化為非約束問題，因?yàn)楹笳叩淖钚』椒ū惹罢吒行省＾D(zhuǎn)換是通過對(duì)目標(biāo)函數(shù)逼近加罰函數(shù)的方法計(jì)入所加約束的。
展開 【11月15-16日 成都】ANSYS官方培訓(xùn)—電源變壓器設(shè)計(jì)及多場耦合分析
培訓(xùn)內(nèi)容
第一天：
ANSYS仿真產(chǎn)品體系及技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)
ANSYS PExprt用于電源變壓器設(shè)計(jì)方法
ANSYS Maxwell用于電源變壓器設(shè)計(jì)方法
電子變壓器設(shè)計(jì)工具包ETK用于變壓器設(shè)計(jì)方法
上機(jī)練習(xí)：PExprt和 ETK具體應(yīng)用
第二天：
PExprt設(shè)計(jì)的電源變壓器和Simplorer聯(lián)合仿真
Maxwell設(shè)計(jì)的電源變壓器和Simplorer聯(lián)合仿真
變壓器設(shè)計(jì)多物理場耦合方法
上機(jī)練習(xí)：PExprt和Maxwell分別與Simplorer聯(lián)合仿真、Maxwell與Icepak耦合仿真變壓器溫升
答疑
培訓(xùn)講師
ANSYS中國EBU產(chǎn)品技術(shù)專家/高級(jí)應(yīng)用工程師
時(shí)間地點(diǎn)
時(shí)間：2018年11月15日-11月16日（周四-周五）（上午9:00-12:00，下午1:30-5:30）
地點(diǎn)：ANSYS成都分公司（成都市錦江區(qū)人民南路二段一號(hào)仁恒置地廣場寫字樓3104
收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)
￥4200 /人（含發(fā)票），包括培訓(xùn)費(fèi)、資料費(fèi)、證書費(fèi)和上機(jī)費(fèi)（學(xué)員食宿自理）。
團(tuán)體優(yōu)惠：￥3360/人（3人及以上，八折優(yōu)惠）
高校用戶優(yōu)惠：￥2100/人（5折優(yōu)惠）
通過技術(shù)鄰成功參加培訓(xùn)的用戶返現(xiàn)100元（50元現(xiàn)金+50元技術(shù)鄰課程抵用券）
報(bào)名方式
點(diǎn)擊鏈接立即報(bào)名（填寫后會(huì)有工作人員主動(dòng)聯(lián)系）：http://wwwwwwww.mikecrm.com/xrt8iGC
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展開 Ansys Speos / Ansys Lumerical | 聯(lián)合 optiSLang 的顯示屏優(yōu)化設(shè)計(jì)
第一排是初始設(shè)計(jì)，第一列是正入射角度，第二列是25度入射角度，第三列是50度入射角度?？梢钥吹疆?dāng)增加入射角時(shí)，最初的設(shè)計(jì)變成了綠色。
在第二排是從optiSLang獲得的第一個(gè)優(yōu)化設(shè)計(jì)。在正常入射時(shí)開始呈白色，當(dāng)增大入射角時(shí)，它看起來像暖白色，幾乎是紅色，同樣的另外兩個(gè)優(yōu)化設(shè)計(jì)?？梢钥吹筋愃频内厔?shì)，但不同的顏色外觀。
選擇第一個(gè)優(yōu)化設(shè)計(jì)，并獲得一些顏色變化的指標(biāo)，將顯示光源表面使用texture顯示具體圖像，在顯示器上顯示圖像時(shí)，不同事先角度顏色變化。
結(jié)束語
通過Speos和Lumerical聯(lián)合optiSLang的顯示屏優(yōu)化設(shè)計(jì)，通過Lumerical STACK可以設(shè)計(jì)和模擬一個(gè)參數(shù)化的微型LED或OLED像素設(shè)計(jì)，然后通過optiSLang完成多目標(biāo)優(yōu)化，最后將優(yōu)化后的多組優(yōu)化方案，在Speos真是的環(huán)境場景中，以人眼視覺方式比較這些設(shè)計(jì)方案。同樣的這個(gè)顯示優(yōu)化工作流程也適用于其他應(yīng)用，如汽車顯示器、電視、電腦顯示器和智能手表顯示器。
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展開 ANSYS官方 | RTL設(shè)計(jì)功耗分析與優(yōu)化——ANSYS PowerArtist
ANSYS官方將特別推出一系列ANSYS網(wǎng)絡(luò)研討會(huì)，不僅包含ANSYS 2019 R3 新版本功能介紹，同時(shí)也包括最新的行業(yè)熱點(diǎn)解決方案，ANSYS將與各位深入探討行業(yè)熱點(diǎn)趨勢(shì)，諸如無人駕駛、PCB結(jié)構(gòu)可靠性、天線設(shè)計(jì)、數(shù)字孿生等等。
在此系列網(wǎng)絡(luò)研討會(huì)結(jié)束后，ANSYS將官方抽取1名幸運(yùn)者，TA將獲得華為最新發(fā)布的Mate 30 1臺(tái)！
本期研討會(huì)：《RTL設(shè)計(jì)功耗分析與優(yōu)化——ANSYS PowerArtist》將于12月5日 20:00-21:00舉辦。
直播主題
芯片前端設(shè)計(jì)相關(guān)行業(yè)人士
日期/時(shí)間
2019年12月5日
20:00 – 21:00
課程受眾
芯片前端設(shè)計(jì)相關(guān)行業(yè)人士
講師簡介
彭成
RTL功耗分析與優(yōu)化專家，現(xiàn)任ANSYS中國半導(dǎo)體事業(yè)部主任應(yīng)用工程師，主要負(fù)責(zé)ANSYS PowerArtist產(chǎn)品的售前和技術(shù)支持工作，對(duì)早期RTL功耗分析和優(yōu)化及PowerArtist產(chǎn)品的應(yīng)用有全面的了解和豐富的經(jīng)驗(yàn)。
課程簡介
功耗是芯片設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。從手持式電池供電型設(shè)備，高性能的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，到物聯(lián)網(wǎng)和人工智能芯片設(shè)計(jì)，功耗都是一個(gè)非常重要的指標(biāo)。
展開 
優(yōu)化設(shè)計(jì)，提升性能 | 《ANSYS換熱器設(shè)計(jì)與開發(fā)仿真解決方案》現(xiàn)已開放領(lǐng)取
定義和應(yīng)用
換熱器的種類
使用換熱器面臨的巨大挑戰(zhàn)
換熱器的分析與設(shè)計(jì)過程
分析方法
仿真對(duì)換熱器設(shè)計(jì)和開發(fā)的影響
換熱器設(shè)計(jì)難點(diǎn)與方案
預(yù)測(cè)換熱器結(jié)垢
換熱器設(shè)計(jì)和開發(fā)的最佳實(shí)踐
1 擴(kuò)散器形狀優(yōu)化
· 工程挑戰(zhàn)
· 仿真復(fù)雜性
· Ansys應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)的關(guān)鍵功能
· 入口擴(kuò)散器的形狀優(yōu)化研究案例
2 導(dǎo)管螺紋形狀優(yōu)化
· 工程挑戰(zhàn)
· 仿真復(fù)雜性
· Ansys應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)的關(guān)鍵功能
· 波紋管
· 嚙合波紋管
3 共軛傳熱（CHT）
· 工程挑戰(zhàn)
· 仿真復(fù)雜性
· Ansys應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)的關(guān)鍵功能
· Ansys Workbench Meshing 針對(duì)CHT繪制網(wǎng)格
4 冷熱循環(huán)熱機(jī)疲勞
· 工程挑戰(zhàn)
· 仿真復(fù)雜性
· Ansys應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)的關(guān)鍵功能
5 蒸發(fā)和冷凝
· 工程挑戰(zhàn)
· Ansys應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)的關(guān)鍵功能
· Semi-Mechanistic沸騰模型
· 蒸發(fā)和冷凝案例研究
6 系統(tǒng)耦合能力（0D，1D，3D耦合）
· 工程挑戰(zhàn)
· Ansys應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)的關(guān)鍵
· 換熱器庫
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Ansys Speos | Optimization小工具快速優(yōu)化設(shè)計(jì)
概述
優(yōu)化是一個(gè)有助于找到一個(gè)光學(xué)系統(tǒng)的最佳解決方案的實(shí)驗(yàn)過程，它主要是利用參數(shù)的變化而試圖達(dá)到預(yù)期的結(jié)果。在Speos 2023 R2中提供三種可供選擇的方法來執(zhí)行此類分析。第一個(gè)是基于workbench創(chuàng)建的優(yōu)化，可以參考文章（基于Ansys Workbench和Speos的準(zhǔn)直全反射透鏡優(yōu)化設(shè)計(jì)案例），第二種使用optiSLang及其強(qiáng)大的優(yōu)化功能，在optiSLang種直接調(diào)用Ansys Speos求解器，訪問發(fā)布的參數(shù)，設(shè)計(jì)識(shí)別最重要的輸入?yún)?shù)，多目標(biāo)優(yōu)化在不同目標(biāo)之間進(jìn)行權(quán)衡，第三種是利用嵌入到Speos中的優(yōu)化工具optimization，允許基于隨機(jī)算法Random search設(shè)置一個(gè)優(yōu)化，以研究不同參數(shù)集對(duì)仿真結(jié)果的影響。
本案例講述使用Speos optimization 優(yōu)化工具，快速優(yōu)化設(shè)計(jì)。為描述案例講解過程，首先對(duì)optimization工具的參數(shù)進(jìn)行詳細(xì)解釋。
優(yōu)化模式
Speos optimization優(yōu)化功能提供三種優(yōu)化模式: Random Search隨機(jī)搜索算法是一種基于隨機(jī)的全局優(yōu)化方法，優(yōu)值提供函數(shù)定義優(yōu)化的收斂過程，Minimize允許獲得盡可能接近目標(biāo)值的模擬值。Maximum允許獲得盡可能遠(yuǎn)離目標(biāo)值的模擬值。Design of Experiment實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)允許定義變量的值，通過使用基于所選變量的Excel文件來定義變量。Plugin插件允許使用自己創(chuàng)建的優(yōu)化算法，以便在分析中增加更多的靈活性。
變量類型
Optimization特性根據(jù)變量的來源提供了三種變量類型。
Simulation variable模擬變量對(duì)應(yīng)Speos的仿真變量，在此變量列表中可以選擇光源的參數(shù)、探測(cè)器的參數(shù)、包括3D texture的參數(shù)。
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目錄如下：
第一章 目錄
第二章 參數(shù)建模
第三章 進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)
第四章 設(shè)計(jì)頻域探索
第五章 強(qiáng)度設(shè)計(jì)
第七章 拓?fù)?em>優(yōu)化
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展開 ansys優(yōu)化設(shè)計(jì)11
ansys優(yōu)化設(shè)計(jì)11
ANSYS結(jié)構(gòu)拓?fù)?em>優(yōu)化設(shè)計(jì)
本文用ANSYS軟件對(duì)某客車車身進(jìn)行靜態(tài)有限元分析。在此基礎(chǔ)上，采用均勻化方法，以車架總?cè)岫葹槟繕?biāo)函數(shù)，以體積作為約束條件，對(duì)幾種工況下的車頂進(jìn)行了拓?fù)?em>優(yōu)化設(shè)計(jì)。探討了拓?fù)?em>優(yōu)化設(shè)計(jì)過程中，基本模型建立、優(yōu)化區(qū)域選擇、優(yōu)化過程控制及優(yōu)化結(jié)果分析與應(yīng)用等問題。實(shí)現(xiàn)了拓?fù)?em>優(yōu)化在汽車結(jié)構(gòu)的初始設(shè)計(jì)過程中的應(yīng)用
ANSYS結(jié)構(gòu)拓?fù)?em>優(yōu)化設(shè)計(jì).doc
基于ANSYS的油水分離器優(yōu)化設(shè)計(jì)
根據(jù)現(xiàn)行材料的力學(xué)性能，采用Direct Optimization模塊對(duì)油水分離器部分設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)?？紤]到實(shí)際加工、生產(chǎn)情況采用離散型設(shè)計(jì)變量，并通過單元表提取應(yīng)力線性化結(jié)果并建立相應(yīng)的約束條件。經(jīng)對(duì)求得最優(yōu)解與殼單元提取的應(yīng)力線性化結(jié)果相似性的對(duì)比，證明了單元表提取應(yīng)力線性化結(jié)果并優(yōu)化設(shè)計(jì)的方法可行性，進(jìn)而在滿足要求的基礎(chǔ)上使設(shè)備達(dá)到重量最小，經(jīng)濟(jì)性最佳。
礦用壓縮空氣系統(tǒng)生產(chǎn)和輸送額定壓力為1.0MPa的壓縮空氣，在正常的開拓、生產(chǎn)時(shí)為井下的風(fēng)鎬、風(fēng)鉆及其它風(fēng)動(dòng)工具提供動(dòng)力，在發(fā)生礦井災(zāi)害時(shí)為井下?lián)岆U(xiǎn)及避災(zāi)人員提供新鮮風(fēng)流，是礦井中必不可少的關(guān)鍵系統(tǒng)之一。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)，在井口、井下管道最低部位、采區(qū)上山或廠房的入口處，均應(yīng)設(shè)置油水分離器[1]，該設(shè)備使用數(shù)量較多?，F(xiàn)行該設(shè)備設(shè)計(jì)仍多采用原煤炭部編制的通用設(shè)計(jì)圖集。
我國工業(yè)經(jīng)過幾十年的發(fā)展，材料水平、設(shè)計(jì)理念均發(fā)生了翻天覆地的變化。如果僅將設(shè)計(jì)替換為現(xiàn)行材料，考慮到該設(shè)備的廣泛使用，無疑會(huì)產(chǎn)生極大的浪費(fèi)。優(yōu)化設(shè)計(jì)作為一門新的學(xué)科，在實(shí)際中的應(yīng)用越來越廣泛，在壓力容器的設(shè)計(jì)中，有以下三種優(yōu)化分析：結(jié)構(gòu)尺寸優(yōu)化、結(jié)構(gòu)形狀優(yōu)化和拓?fù)?em>優(yōu)化[2]，工程設(shè)計(jì)中主要是進(jìn)行尺寸優(yōu)化。近年來王戰(zhàn)輝等提出了對(duì)壓力容器承壓邊界[3]，劉豆豆等提出了對(duì)壓力容器接管采用ANSYS進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)的方法[4]，馮嘉珍等提出了加權(quán)法[5]，陳定樑等提出了改進(jìn)螢火蟲法等壓力容器優(yōu)化算法[6]，姜紅靜等提出了專門針對(duì)具體行業(yè)要求的壓力容器優(yōu)化設(shè)計(jì)[7]。
1、設(shè)備結(jié)構(gòu)及數(shù)學(xué)模型
礦用油水分離器主要由筒體、封頭、支腿及接管組成，結(jié)構(gòu)如圖1所示，在設(shè)備基本要求已經(jīng)確定的情況下,僅能夠?qū)ν搀w及封頭半徑R，筒體長度L，筒體及封頭厚度T等參數(shù)進(jìn)行尺寸優(yōu)化。
展開 基于MATLAB 與ANSYS 的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)
4 結(jié)論
MATLAB 遺傳算法工具箱具有很強(qiáng)的優(yōu)化功能，且其操作簡單、直觀，而ANSYS 又是通用大型有限元分析軟件。本文充分利用了二者的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)了MATLAB 與ANSYS 的數(shù)據(jù)傳遞和調(diào)用，對(duì)一典型鋼框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，驗(yàn)證了該方法的可行性。但從分析精度來看，基于MATLAB與ANSYS 的混合遺傳算法要優(yōu)于零階方法和一階方法。然而，從分析成本來看，混合遺傳算法的分析成本要遠(yuǎn)遠(yuǎn)的高于零階方法和一階方法，這是由于MATLAB 與ANSYS 的數(shù)據(jù)傳遞是間接的，每次循環(huán)過程計(jì)算機(jī)都要進(jìn)行相應(yīng)文件的讀取與寫入操作，占用了大部分的分析時(shí)間。因此，將該方法應(yīng)用于大型結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)還需要進(jìn)一步的探索與驗(yàn)證。
展開 『分享』ANSYS優(yōu)化設(shè)計(jì)
什么是優(yōu)化設(shè)計(jì)?fficeffice" /><?xml:namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com[img][/img]
優(yōu)化設(shè)計(jì)是一種尋找確定最優(yōu)設(shè)計(jì)方案的技術(shù)。所謂“最優(yōu)設(shè)計(jì)”，指的是一種方案可以滿足所有的設(shè)計(jì)要求，而且所需的支出（如重量，面積，體積，應(yīng)力，費(fèi)用等）最小。也就是說，最優(yōu)設(shè)計(jì)方案就是一個(gè)最有效率的方案。
設(shè)計(jì)方案的任何方面都是可以優(yōu)化的，比如說：尺寸（如厚度），形狀（如過渡圓角的大小），支撐位置，制造費(fèi)用，自然頻率，材料特性等。實(shí)際上，所有可以參數(shù)化的ANSYS選項(xiàng)都可以作優(yōu)化設(shè)計(jì)。（關(guān)于ANSYS參數(shù)，請(qǐng)參看ANSYS Modeling and Meshing Guide 第十四章。）
ANSYS程序提供了兩種優(yōu)化的方法，這兩種方法可以處理絕大多數(shù)的優(yōu)化問題。零階方法是一個(gè)很完善的處理方法，可以很有效地處理大多數(shù)的工程問題。一階方法基于目標(biāo)函數(shù)對(duì)設(shè)計(jì)變量的敏感程度，因此更加適合于精確的優(yōu)化分析。
對(duì)于這兩種方法，ANSYS程序提供了一系列的分析——評(píng)估——修正的循環(huán)過程。就是對(duì)于初始設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，對(duì)分析結(jié)果就設(shè)計(jì)要求進(jìn)行評(píng)估，然后修正設(shè)計(jì)。這一循環(huán)過程重復(fù)進(jìn)行直到所有的設(shè)計(jì)要求都滿足為止。
除了這兩種優(yōu)化方法，ANSYS程序還提供了一系列的優(yōu)化工具以提高優(yōu)化過程的效率。例如，隨機(jī)優(yōu)化分析的迭代次數(shù)是可以指定的。隨機(jī)計(jì)算結(jié)果的初始值可以作為優(yōu)化過程的起點(diǎn)數(shù)值。
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