ansys 優(yōu)化工具的案例
關于ANSYS優(yōu)化設計可靠性知識清單
引言
優(yōu)化設計簡單地來說就是由計算機自動地去計算得到設計參數(shù)，并且同時符合兩個要求：第一是限制條件(constraints)，譬如結構物的應力不得超過容許值；第二是某個特定的目標值(如結構物的總重量、面積、體積、費用)必須最小化或最大化。
1、優(yōu)化變量=(設計變量、狀態(tài)變量、目標函數(shù))
當ANSYS進行最優(yōu)化時，這些優(yōu)化變量是會改變的，所以在ANSYS 分析中，必須用ANSYS變量（參數(shù)）來表示這些優(yōu)化變量。其中設計變量除了指定初始值外不得變更其值（ANSYS會自動更新其值），狀態(tài)變量和目標方程則必須在適當?shù)臅r機更新其值。
2、用ANSYS命令撰寫為執(zhí)行文件的方式，命令組織成兩個文件：優(yōu)化文件和分析文件。
優(yōu)化的每一次迭代過程中，都須進行至少一次的有限元分析，分析文件的命令就是用來進行該有限元分析的。分析文件的結構基本上和典型的ANSYS分析程序類似，唯一不同的是分析文件中必須包含計算狀態(tài)變量目標方程的值。
優(yōu)化文件是描述式1-1的數(shù)學模式，然后去執(zhí)行設計優(yōu)化的工作。由于執(zhí)行設計最佳化需要調用分析文件，所以優(yōu)化文件中必須指定分析文件的名稱。
3、基于APDL的ANSYS優(yōu)化設計主要分析過程如下：
1）利用APDL的參數(shù)技術和ANSYS的命令創(chuàng)建參數(shù)化分析文件，用于優(yōu)化循環(huán)。主要包含下面步驟：
在前處理器中建立參數(shù)化的模型
在求解器中求解
在后處理器中提取并指定狀態(tài)變量和目標函數(shù)
2）進入優(yōu)化設計器OPT，執(zhí)行優(yōu)化分析過程。
指定分析文件
聲明優(yōu)化變量，包括設計變量、狀態(tài)變量和目標函數(shù)。
選擇優(yōu)化工具或優(yōu)化方法。
進行優(yōu)化分析。
查看優(yōu)化設計序列結果。
檢驗設計優(yōu)化序列。
展開 ANSYS拓撲優(yōu)化-趙州橋
拓撲優(yōu)化在工程設計中，常用于機械結構概念設計和輕量化設計，ANSYS通用有限元分析軟件提供了強大的拓撲優(yōu)化功能，本文將通過一個簡單實例進行展示。
【趙州橋簡介】
趙州橋又稱安濟橋，坐落在河北省趙縣的洨河上，橫跨在37米多寬的河面上，因橋體全部用石料建成，當?shù)胤Q做“大石橋”。建于隋朝開皇十一年至開皇十九年（公元591年－599年）之間，由著名匠師李春設計建造，距今已有1400多年的歷史，是當今世界上現(xiàn)存最早保存最完整的古代單孔敞肩石拱橋。趙州橋是古代勞動人民智慧的結晶，開創(chuàng)了中國橋梁建造的嶄新局面。
2015年榮獲石家莊十大城市名片之一。它是中國第一石拱橋，在漫長的歲月中，雖然經(jīng)過無數(shù)次洪水沖擊、風吹雨打、冰雪風霜的侵蝕和8次地震的考驗，卻安然無恙，巍然挺立在洨河之上。
趙州橋為一座上承式拱橋，全長50.82米，橋寬9.6米，橋高7.23米，主孔跨徑37.02米；主拱券等厚1.03米，上部有護拱石；主拱券兩側各有兩個凈跨分別為3.8米和2.85米的小拱，可增加過水面積16%；橋梁重2800噸。
【案例描述】
按照趙州橋的尺寸參數(shù)縮小100倍建模，模擬趙州橋長為50.82mm，寬為9.6mm，高為7.23mm，在兩端下方增加寬2mm，高2mm的底座用于施加固定約束，在橋面上施加1000Mpa的壓力，求解橋體的變形和應力，然后用ANSYS拓撲優(yōu)化工具對橋體優(yōu)化，得到體積為原來30%并且剛度最大的結構。
【案例分析】
如案例描述過程，首先對實體模型結構分析得到應力和位移，然后用ANSYS拓撲優(yōu)化對結構進行優(yōu)化，最后對優(yōu)化后的結構做驗證分析。
【案例過程】
1）打開ANSYS WORKBENCH打開WORKBENCH建立靜力學分析系統(tǒng)，將單位改為Kg，mm，s系列。
展開 Ansys Speos | Optimization小工具快速優(yōu)化設計
概述
優(yōu)化是一個有助于找到一個光學系統(tǒng)的最佳解決方案的實驗過程，它主要是利用參數(shù)的變化而試圖達到預期的結果。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的準直全反射透鏡優(yōu)化設計案例），第二種使用optiSLang及其強大的優(yōu)化功能，在optiSLang種直接調用Ansys Speos求解器，訪問發(fā)布的參數(shù)，設計識別最重要的輸入?yún)?shù)，多目標優(yōu)化在不同目標之間進行權衡，第三種是利用嵌入到Speos中的優(yōu)化工具optimization，允許基于隨機算法Random search設置一個優(yōu)化，以研究不同參數(shù)集對仿真結果的影響。
本案例講述使用Speos optimization 優(yōu)化工具，快速優(yōu)化設計。為描述案例講解過程，首先對optimization工具的參數(shù)進行詳細解釋。
優(yōu)化模式
Speos optimization優(yōu)化功能提供三種優(yōu)化模式: Random Search隨機搜索算法是一種基于隨機的全局優(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值的模擬值。Maximum允許獲得盡可能遠離目標值的模擬值。Design of Experiment實驗設計允許定義變量的值，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模擬變量對應Speos的仿真變量，在此變量列表中可以選擇光源的參數(shù)、探測器的參數(shù)、包括3D texture的參數(shù)。
展開 224 基于matlab的優(yōu)化工具箱優(yōu)化函數(shù) ￥15.9
基于matlab的優(yōu)化工具箱優(yōu)化函數(shù)， 此工具箱中提供的算法包括： 灰狼優(yōu)化器（GWO），螞蟻獅子優(yōu)化器（ALO），多功能優(yōu)化器（MVO），蜻蜓算法（DA），蛾火焰算法（MFO），正弦余弦算法（SCA）和鯨魚優(yōu)化算法（WOA） 。程序已調通，可直接運行。
基于VB的ANSYS的二次開發(fā)之優(yōu)化算法
一階方法收斂判據(jù)是同時滿足以下兩個條件：
●改變目標函數(shù)，使當前設計和最優(yōu)可行設計的目標函數(shù)之間的差值小于允差，即：
●改變目標函數(shù)，使當前設計和前一設計的目標函數(shù)之間的差值小于允差，即
3.其他優(yōu)化方法
●單步運行：實現(xiàn)一次循環(huán)并求出一個FEA解。可以通過一系列的單次循環(huán)，每次求解前設定不同的設計變量來研究目標函數(shù)與設計變量的變化關系。
●隨機搜索法：進行多次循環(huán)，每次循環(huán)設計變量隨機變化。用戶可以指定最大循環(huán)次數(shù)和期望合理解的數(shù)目。隨機搜索法主要用來研究整個設計空間，并為以后的優(yōu)化分析提供提供合理解。
●等步長搜索法：以一個參考設計序列為起點，生成幾個設計序列。它按照單一步長在每次計算后將設計變量在變化范圍內加以改變。對于目標函數(shù)和狀態(tài)變量整體變化評估可以用等步長搜索法實現(xiàn)。
●乘子計算法：是一個統(tǒng)計工具，用來生成由各種設計變量極限值組合設計序列。這種技術與稱之為經(jīng)驗設計的技術相關，后者是用二階的整體和部分因子分析。主要目標是計算目標函數(shù)和狀態(tài)變量的關系和相互影響。
●最優(yōu)梯度法：對用戶指定的參考設計序列，本工具計算目標函數(shù)和狀態(tài)變量對設計變量的梯度。使用本工具可以確定局部的設計敏感性。
●用戶二次開發(fā)的優(yōu)化工具：用戶提供的優(yōu)化工具，可以用外部過程（USEROP）替代ANSYS優(yōu)化工具。將自己的方法和工具補充進去。
APDL優(yōu)化設計步驟
1.生成分析文件
分析文件的生成是ANSYS優(yōu)化設計的關鍵，ANSYS程序利用分析文件構造循環(huán)文件，以便進行循環(huán)分析。分析文件可以包括ANSYS提供的任意分析類型（結構、熱、電磁等）。
生成分析文件與通常的ANSYS分析并沒有很大的不同，唯一的區(qū)別就是：優(yōu)化分析的分析文件必須是參數(shù)化的。
展開 基于 Ansys Motor-CAD 與 optiSLang 的電機多學科優(yōu)化設計（上）
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作者：Ansys 中國 王楊
編者按
隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，各種應用領域都對電機性能指標提出越來越高的要求，例如效率高、轉速范圍寬、體積小、重量輕、功率密度大、噪聲低、成本低等，這要求電機設計必須兼顧電磁性能、溫升性能以及機械設計方面等多物理場性能，同時還要考慮電機的成本、研發(fā)周期等因素，如何在最短的時間內將一款高性能、低成本的電機產(chǎn)品推向市場是目前各大電機廠商面對的課題。
Ansys Motor-CAD 電機多學科優(yōu)化設計
現(xiàn)代電機設計
現(xiàn)代電機設計是一個典型的多學科、強耦合、多變量、非線性的問題，其中多學科分析和優(yōu)化設計扮演了非常重要的角色。電機設計工作的特殊性要求設計工具必須具有以下幾方面特征：
兼顧磁路法的理論深度和有限元法的高精度，提供專業(yè)的前、后處理功能；
在電機全運行工況范圍內，需要實現(xiàn)電磁和熱的雙向耦合，而且算法必須快速高效以滿足產(chǎn)品研發(fā)周期；
電機機械強度的分析需要在電磁設計階段同時進行，以減少設計迭代。
將同時具有以上特征的設計工具與優(yōu)化工具相結合，工程師便可以兼顧電磁、熱、機械性能，在電機設計初期獲得較好的設計方案，為后面的精確分析與優(yōu)化奠定基礎。Ansys Motor-CAD 是目前全球范圍內唯一包含電磁、熱、機械的專業(yè)電機多學科設計工具，它同時兼顧了計算速度與精度，可在最短時間內完成電機初始方案設計，同時結合強大的 Ansys optiSLang 優(yōu)化工具，從而使電機工程師在設計初期對電磁、熱、機械性能進行快速綜合優(yōu)化的夢想變?yōu)榭赡堋?/span>
展開 PIDO智能仿真 | 基于Ansys Motor-CAD與optiSLang的電機多學科優(yōu)化設計
現(xiàn)代電機設計是一個典型的多學科、強耦合、多變量、非線性的問題，其中多學科分析和優(yōu)化設計扮演了非常重要的角色。電機設計工作的特殊性要求設計工具必須具有以下幾方面特征：
兼顧磁路法的理論深度和有限元法的高精度，提供專業(yè)的前、后處理功能；
在電機全運行工況范圍內，需要實現(xiàn)電磁和熱的雙向耦合，而且算法必須快速高效以滿足產(chǎn)品研發(fā)周期；
電機機械強度的分析需要在電磁設計階段同時進行，以減少設計迭代。
將同時具有以上特征的設計工具與優(yōu)化工具相結合，工程師便可以兼顧電磁、熱、機械性能，在電機設計初期獲得較好的設計方案，為后面的精確分析與優(yōu)化奠定基礎。Ansys Motor-CAD是目前全球范圍內唯一包含電磁、熱、機械的專業(yè)電機多學科設計工具，它同時兼顧了計算速度與精度，可在最短時間內完成電機初始方案設計，同時結合強大的Ansys optiSLang優(yōu)化工具，從而使電機工程師在設計初期對電磁、熱、機械性能進行快速綜合優(yōu)化的夢想變?yōu)榭赡堋?/span>
展開 非光滑優(yōu)化工具箱GANSO
非光滑優(yōu)化工具箱GANSO.zip
說明.pdf
管理工具的3大優(yōu)化策略
這不僅能避免浪費，還能幫助企業(yè)優(yōu)化整體IT支出結構。
效果驗證：從2025年的實際案例看優(yōu)化成果
為了驗證這些策略的可行性，我們曾在2025年初對一家中型企業(yè)進行了軟件許可優(yōu)化項目。在優(yōu)化前后，我們進行了詳細的性能對比和成本分析。
在優(yōu)化前，該公司共有150個軟件許可證，但實際使用的只有100個，剩余50個許可證長期處于“休眠狀態(tài)”。優(yōu)化后，我們使用數(shù)據(jù)分析、按角色分配、集中管理等方式，將許可證數(shù)量減少到95個，使用率提升到了92%，節(jié)省了約12%的軟件采購成本。
這個數(shù)據(jù)讓人印象深刻，也說明了優(yōu)化管理工具的三個策略確實能帶來實質性的提升。
總結：積極配合政策，提升資源效率
軟件許可浪費的問題在2025年依然存在，但它并不是無法解決的。建立使用數(shù)據(jù)分析機制、采用基于角色的許可分配、以及引入統(tǒng)一的軟件許可管理平臺，企業(yè)有效避免冗余采購、提高資源利用率，并降低潛在的合規(guī)風險。
作為一位有多年經(jīng)驗的技術專家，我的是：在2025年，企業(yè)如果還未開始對軟件許可進行系統(tǒng)性管理，就應該盡快行動起來。許可優(yōu)化不是一次性的工作，而是一個持續(xù)改進的過程。只有不斷監(jiān)測、分析和調整，才能真正實現(xiàn)軟件資源的高效利用。
如果你也在面臨類似的困擾，不妨從今天開始嘗試這些策略，你的IT團隊和預算都將因此受益。
展開 利用ANSYS WORKBENCH平臺的響應面優(yōu)化暨Icepak評估125kw儲能變流器散熱方案
優(yōu)化計算過程
"鏟齒散熱器+熱管"方案的DOE設計點計算結果如下，P10列的數(shù)字均接近0，表示輔助鋁板質量均為接近0。
鏟齒散熱器 (無熱管)方案的DOE設計點計算結果如下，P10列的數(shù)字表示輔助鋁板抑制了熱管和銅板。
響應面生成后，輸出參數(shù)搜索極大/極小值，只有鏟齒散熱器 (無熱管)方案的最高溫度極小值在140度以上：
對應的輸入?yún)?shù)作為verification point在ICEPAK中計算后，可知實際最高結溫142.03度，散熱器總質量18.568kg:
設置優(yōu)化目標：散熱器總質量最小； 限制：最高溫度(IGBT結溫)<140：
鏟齒散熱器 (無熱管)方案沒有候選點:
鋁擠散熱器 (無熱管)方案找到1個候選點，但經(jīng)驗證后最高結溫為152.19度，散熱器總質量13.895kg:
鋁擠散熱器+熱管 方案找到3個候選點，經(jīng)驗證后結溫為138.59度，散熱器總質量7.91kg:
鏟齒散熱器+熱管 方案找到3個候選點，經(jīng)驗證后結溫為139.01度，散熱器總質量5.66kg:
4. 總結
利用ANSYS的響應面優(yōu)化工具，可以在項目早期對不同工藝組合、不同元件組合的多種散熱方案快速評估，可有效避免不必要的模具投資，并對后續(xù)整機結構布局提供參考。
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歡迎大家關注公眾號贏仿設計
展開 船舶計算流體力學 (CFD) - 船舶設計與優(yōu)化的頂尖仿真工具（免費領文檔）
專題報告包含多個案例研究，展示 CFD 仿真在各種場合的應用，包括船體的流體動力學優(yōu)化以及螺旋槳裝置的建模，包括預測空化現(xiàn)象。這些研究顯示了快速進行設計評估的優(yōu)勢所在，以及船舶可用的多種多物理場模型。
了解如何進行船舶設計優(yōu)化
要想在船舶能效和創(chuàng)新的競賽中保持領先，工程師需要能夠快速地預測出設計更改對船舶實際性能所造成的影響。設計探索軟件依據(jù)用戶定義的要求對各種變型進行快速、自動化的評估，將 CFD 仿真推向新一層級。
下載此報告，了解 IBMV 如何將設計優(yōu)化用于節(jié)能設備的開發(fā)，以及 ABS 如何使用自動設計探索改進了螺旋槳性能。
使用船舶計算流體力學 (CFD) 軟件的主要優(yōu)勢
使用船舶 CFD 軟件，意味著設計師可以在真實工作條件下檢查船舶性能的每個方面。我們的多物理場 CFD 求解器不斷得以開發(fā)，只為提供以下所需的每一種船舶仿真解決方案：
船體阻力預測
螺旋槳性能，包括空化的預測
由螺旋槳或虛擬碟盤組成的自推進系統(tǒng)仿真
預測船舶運動、對海浪的響應和相互作用
空氣動力學和流體動力學組合仿真
流體力學和抗壓力組合仿真
與一維系統(tǒng)仿真工具的協(xié)同仿真
通過此概述視頻了解更多信息。
為何對船舶應用全尺寸 CFD 仿真？
以比例模型測試船舶設計給預測增加了不確定性。得到的結果必須放大，才能預測實際性能；而為此采用的經(jīng)驗關系可能會導致不準確性。可以按全尺寸進行 CFD 建模，而不再需要放大結果。此外，全尺寸仿真可以確保邊界層效應得以正確捕獲，同樣，螺旋槳性能可以準確預測。通過此白皮書詳細了解船舶全尺寸 CFD 仿真的優(yōu)勢。
使用船舶 CFD 軟件，讓船舶設計師和工程師可以在真實的運行條件下以全尺寸檢測船舶性能。
展開 
權威認證軟件許可優(yōu)化工具：省心選擇，同行都在用
更糟糕的是，很多公司沒有專業(yè)的許可管理工具，在面對數(shù)十乃至上百個依賴項時，人工記錄和對照信息既容易出錯，又耗時耗力。2025年，全球開源軟件的使用量激增，行業(yè)報告顯示，超過80%的開發(fā)項目至少包含三種以上不同的開源框架或庫。這意味著，如果沒有高效的許可管理機制，團隊可能會陷入“授權盲區(qū)”，最終導致項目合規(guī)性風險。
二、選擇一套權威認證的許可優(yōu)化工具，省心又合規(guī)
為了解決這一類問題，行業(yè)內逐漸形成了一套成熟的軟件許可管理工具體系，這些工具不僅能夠自動識別項目中使用的所有開源組件，還能依據(jù)相應的許可證協(xié)議，生成清晰的授權報告，幫助開發(fā)者快速判斷是否滿足合規(guī)要求。
經(jīng)過多年實踐驗證，我真正推薦的軟件許可優(yōu)化工具是Open Source Compliance Tool (OSCT)。這是一款經(jīng)過權威認證的開源許可證分析工具，由一家知名IT服務公司LSecSoft投入大量資源研發(fā)，并且已經(jīng)在多個大中型企業(yè)中得到廣泛應用。
OSCT的核心功能包括：自動識別項目中使用的第三方依賴庫、分析對應的許可證條款、檢測許可證與項目用途之間的兼容性、以及生成符合ISO 14001合規(guī)標準的授權報告。2025年，LSecSoft更新了該工具的最新版本，加入了對RISC-V架構項目的支持，同時也對Apache License 2.0、GPL v3、BSD 3-Clause等主流許可證的處理能力進一步優(yōu)化。
三、項目架構解析：如何高效管理許可
在使用OSCT之前，我曾嘗試過一些開源工具，如Dependabot或Licensee，但它們在處理大規(guī)模項目時顯得力不從心。而OSCT的架構設計充分考慮了性能與易用性，采用了模塊化、分布式的處理方式，能夠在本地環(huán)境中高效運行，同時支持云端部署，便于團隊協(xié)作。
展開 快速便捷的水泵優(yōu)化設計工具
天下武功，唯快不破，快速高效對于企業(yè)來講依然是攻城略地的利器，在水泵行業(yè)，水泵的水力設計和新產(chǎn)品的優(yōu)化升級對任何水泵廠家都是頭疼的事情，因為傳統(tǒng)的水泵優(yōu)化設計，都要從木模圖轉化為三維，再根據(jù)水泵的三維造型進行調整，劃分網(wǎng)格，進行cfd計算，根據(jù)cfd計算結果進行反復的調整，具體步驟如圖1所示：
圖1 水泵優(yōu)化設計流程
圖1中的優(yōu)化迭代如果利用人工進行設計的話，會耗費大量的時間，如果能利用程序，進行快速的迭代優(yōu)化，會節(jié)省大量的時間，實現(xiàn)水泵產(chǎn)品的快速優(yōu)化設計。為此我們基于“極坐標”線上智能工業(yè)設計系統(tǒng)開發(fā)了一款智能化的水泵設計工具，實現(xiàn)水泵的快速優(yōu)化設計。具體的實現(xiàn)方法如下：
1、 輸入水泵的設計參數(shù)；
2、 對后臺自動生成的子午流道，進出口角，葉片厚度等進行細化調整；
3、 對設計好的葉輪進行cfd計算，根據(jù)cfd計算結果進行性能優(yōu)化。
以上所有的調整，只需要點擊鼠標即可快速完成，剩下的留給網(wǎng)站后臺進行計算，工程師只需要在固定的時間查看一下優(yōu)化結果即可。
圖2設計參數(shù)的輸入
圖3 葉片翼型的調整
圖4 蝸殼形狀的調整
圖5 水泵性能的cfd計算
使用水泵設計工具，能大大提高工程師的設計效率，提高廠家對新產(chǎn)品的開發(fā)速度，從而占得先機，在快速激烈的市場競爭中立于不敗之地。
展開 Motor-CAD— 新能源驅動電機快速設計與優(yōu)化工具
Motor-CAD作為一款專業(yè)的電機設計驗證工具，有著豐富的專業(yè)的電機模型庫，能夠輔助工程師實現(xiàn)電機快速參數(shù)化設計、多場耦合仿真性能評估與設計參數(shù)優(yōu)化。同時，Motor-CAD集成在ANSYS產(chǎn)品體系解決方案中，與單學科專業(yè)CAE工具、機電控系統(tǒng)仿真工具（Twin Builder）等具有便捷的交互接口，能夠實現(xiàn)電機及相關產(chǎn)品全研發(fā)周期的性能評估和優(yōu)化，幫助用戶更好地應對現(xiàn)代電機研發(fā)高效率、寬轉速范圍、高功率密度、低噪聲、低成本等的挑戰(zhàn)。
主要功能模塊及特點
軟件共有電磁（EMag）、熱（Therm）、機械（Mech)、優(yōu)化（Opt）和虛擬實驗室（Lab）五個模塊，結合專業(yè)的前后處理功能及高效算法，可實現(xiàn)磁熱雙向耦合等分析優(yōu)化。涵蓋電機冷卻系統(tǒng)設計、循環(huán)工況效率與損耗優(yōu)化等工程問題的解決方案，是傳統(tǒng)CAE仿真求解器數(shù)倍以上效率，更適合設計工程師。
展開 ANSYS 拓撲優(yōu)化 無法查看優(yōu)化結果
請大師給看一下：
在workbench平臺上做拓撲優(yōu)化，載荷和受力設置正常，后處理正常，但是無法查看拓撲優(yōu)化的結果
