結(jié)構(gòu)仿真與優(yōu)化的案例
結(jié)構(gòu)優(yōu)化仿真計(jì)算的最佳利器-UltraLAB圖形工作站、集群配置推薦20230927
以下是結(jié)構(gòu)優(yōu)化仿真中常用的一些計(jì)算方法：
§ 靜態(tài)優(yōu)化：針對(duì)結(jié)構(gòu)在靜力作用下的性能進(jìn)行優(yōu)化。
§ 動(dòng)力優(yōu)化：針對(duì)結(jié)構(gòu)在動(dòng)力作用下的性能進(jìn)行優(yōu)化。
§ 非線性優(yōu)化：針對(duì)結(jié)構(gòu)在非線性條件下的性能進(jìn)行優(yōu)化。
§ 多尺度優(yōu)化：針對(duì)結(jié)構(gòu)在不同尺度下的性能進(jìn)行優(yōu)化。
靜態(tài)優(yōu)化是結(jié)構(gòu)優(yōu)化仿真的最常見的類型，用于針對(duì)結(jié)構(gòu)在靜力作用下的性能進(jìn)行優(yōu)化，如結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度等。
動(dòng)力優(yōu)化用于針對(duì)結(jié)構(gòu)在動(dòng)力作用下的性能進(jìn)行優(yōu)化，如結(jié)構(gòu)的振動(dòng)、沖擊等。
非線性優(yōu)化用于針對(duì)結(jié)構(gòu)在非線性條件下的性能進(jìn)行優(yōu)化，如塑性變形、屈曲等。
多尺度優(yōu)化用于針對(duì)結(jié)構(gòu)在不同尺度下的性能進(jìn)行優(yōu)化，如宏觀尺度和微觀尺度等。
主要結(jié)構(gòu)優(yōu)化仿真軟件：
§ Ansys OptiStruct：用于結(jié)構(gòu)優(yōu)化，主要用于機(jī)械產(chǎn)品、航空航天產(chǎn)品、汽車產(chǎn)品等的設(shè)計(jì)和分析。
§ ABAQUS/CAE：用于結(jié)構(gòu)優(yōu)化，主要用于機(jī)械產(chǎn)品、航空航天產(chǎn)品、汽車產(chǎn)品等的設(shè)計(jì)和分析。
§ LS-DYNA：用于結(jié)構(gòu)優(yōu)化，主要用于復(fù)雜結(jié)構(gòu)、碰撞仿真等。
§ COMSOL Multiphysics：用于多物理場(chǎng)仿真，包括結(jié)構(gòu)優(yōu)化、流體仿真、熱仿真等。
計(jì)算的特點(diǎn)：
§ 計(jì)算量大：結(jié)構(gòu)優(yōu)化仿真通常涉及大量的計(jì)算量，這對(duì)計(jì)算機(jī)硬件和軟件提出較高的要求。
§ 迭代次數(shù)多：結(jié)構(gòu)優(yōu)化仿真需要進(jìn)行多次迭代計(jì)算，才能找到最優(yōu)解。
§ 模型復(fù)雜：結(jié)構(gòu)優(yōu)化仿真模型通常比較復(fù)雜，這對(duì)軟件的功能和性能提出較高的要求。
結(jié)構(gòu)優(yōu)化仿真是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和制造的重要工具，可以幫助工程師找到最優(yōu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，提高結(jié)構(gòu)的性能和可靠性。
展開 【論文征集】Altair結(jié)構(gòu)仿真與優(yōu)化技術(shù)暨OptiStruct用戶大會(huì)
2018年8月30-31日，2018 Altair 結(jié)構(gòu)仿真與優(yōu)化技術(shù)暨OptiStruct用戶大會(huì)將在美麗的海濱城市青島舉行。
作為業(yè)界的知名品牌活動(dòng)，Altair將在本次大會(huì)上向各行業(yè)的參會(huì)代表展示最新的結(jié)構(gòu)仿真與優(yōu)化方案與行業(yè)解決方案，并且通過各大知名企業(yè)和典型用戶的實(shí)際應(yīng)用情況與成功案例分享，共同探討最新的技術(shù)和行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)。
OptiStruct是一款久經(jīng)行業(yè)驗(yàn)證的先進(jìn)的結(jié)構(gòu)分析求解器，它基于有限元和多體動(dòng)力學(xué)技術(shù)構(gòu)建，借助高級(jí)分析和優(yōu)化算法，幫助設(shè)計(jì)師和工程師快速開發(fā)創(chuàng)新型、輕量化且結(jié)構(gòu)高效型設(shè)計(jì)，解決靜態(tài)和動(dòng)態(tài)載荷條件下的線性和非線性問題。
在此，我們特向廣大用戶征集OptiStruct相關(guān)應(yīng)用論文，所征集的論文將涵蓋汽車、航空航天、船舶、重型機(jī)械、鐵道機(jī)車、電子產(chǎn)品、日用消費(fèi)品等各個(gè)行業(yè)。除了以“論文集”的形式供所有參會(huì)代表學(xué)習(xí)和借鑒之外，我們也將推選出優(yōu)秀的論文在本次大會(huì)上進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)報(bào)告。我們將用戶論文視為我們最珍貴的企業(yè)財(cái)富之一，期待各個(gè)領(lǐng)域的技術(shù)專家踴躍投稿！
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展開 Altair 2018 結(jié)構(gòu)仿真與優(yōu)化技術(shù)暨OptiStruct用戶大會(huì)成功召開
2018年8月30-31日，Altair結(jié)構(gòu)仿真與優(yōu)化技術(shù)暨OptiStruct用戶大會(huì)在青島富力艾美酒店成功召開。作為2018 Altair技術(shù)大會(huì)系列中最為熱門的一場(chǎng)技術(shù)盛宴，大會(huì)吸引了近400位行業(yè)嘉賓和OptiStruct用戶到場(chǎng)，Altair合作伙伴Huawei、Intel、DELL和MAGNA在外場(chǎng)進(jìn)行了豐富的業(yè)務(wù)演示。
Altair大中華區(qū)總經(jīng)理劉源博士首先致歡迎辭，介紹Altair愿景和最新進(jìn)展，感謝OptiStruct用戶多年來的信任與支持，并期望每年的技術(shù)大會(huì)都能成為Altair用戶們分享、交流和暢享最新知識(shí)的平臺(tái)。Altair高級(jí)副總裁、結(jié)構(gòu)求解器和優(yōu)化技術(shù)研發(fā)團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人周明博士發(fā)表主題演講“仿真驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì) - OptiStruct最新技術(shù)和路標(biāo)”，Altair全球OptiStruct業(yè)務(wù)發(fā)展總監(jiān)Warren Dias先生、Altair電子和船舶行業(yè)副總裁Molly Heskitt女士以及Altair企業(yè)計(jì)算高級(jí)副總裁Joseph Sorovetz先生分別帶來了結(jié)構(gòu)優(yōu)化求解器在各重點(diǎn)行業(yè)的應(yīng)用、高性能計(jì)算及企業(yè)方案應(yīng)用等最新案例。來自中國(guó)商飛北研中心、安徽合力股份有限公司、泛亞汽車技術(shù)中心、青島四方龐巴迪鐵路運(yùn)輸設(shè)備有限公司、百得（蘇州）科技有限公司的領(lǐng)導(dǎo)和專家以及Altair合作伙伴華為、Intel等在大會(huì)主會(huì)場(chǎng)發(fā)言。與會(huì)者既有Altair多年老用戶，也不乏來自新興應(yīng)用領(lǐng)域的新朋友，各行業(yè)專家匯聚一堂，就優(yōu)化設(shè)計(jì)、產(chǎn)品創(chuàng)新、智能制造等應(yīng)用方向分享最新思路和成功故事，令與會(huì)者獲益匪淺。
大會(huì)第二天行業(yè)分會(huì)場(chǎng)，來自中航一飛院、海爾家電、北汽越野車研究院、北汽新能源、吉利汽車、上汽通用五菱、上汽集團(tuán)、青島四方、中國(guó)船舶及海洋工程研究院等OptiStruct用戶分享了各自領(lǐng)域的技術(shù)應(yīng)用案例和專題研究項(xiàng)目，深入交流。
展開 論文征集：Altair結(jié)構(gòu)仿真與優(yōu)化技術(shù)暨OptiStruct用戶大會(huì)
2018年8月30-31日，2018 Altair 結(jié)構(gòu)仿真與優(yōu)化技術(shù)暨OptiStruct用戶大會(huì)將在美麗的海濱城市青島舉行。
作為業(yè)界的知名品牌活動(dòng)，Altair將在本次大會(huì)上向各行業(yè)的參會(huì)代表展示最新的結(jié)構(gòu)仿真與優(yōu)化方案與行業(yè)解決方案，并且通過各大知名企業(yè)和典型用戶的實(shí)際應(yīng)用情況與成功案例分享，共同探討最新的技術(shù)和行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)。
OptiStruct是一款久經(jīng)行業(yè)驗(yàn)證的先進(jìn)的結(jié)構(gòu)分析求解器，它基于有限元和多體動(dòng)力學(xué)技術(shù)構(gòu)建，借助高級(jí)分析和優(yōu)化算法，幫助設(shè)計(jì)師和工程師快速開發(fā)創(chuàng)新型、輕量化且結(jié)構(gòu)高效型設(shè)計(jì)，解決靜態(tài)和動(dòng)態(tài)載荷條件下的線性和非線性問題。
在此，我們特向廣大用戶征集OptiStruct相關(guān)應(yīng)用論文，所征集的論文將涵蓋汽車、航空航天、船舶、重型機(jī)械、鐵道機(jī)車、電子產(chǎn)品、日用消費(fèi)品等各個(gè)行業(yè)。除了以“論文集”的形式供所有參會(huì)代表學(xué)習(xí)和借鑒之外，我們也將推選出優(yōu)秀的論文在本次大會(huì)上進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)報(bào)告。我們將用戶論文視為我們最珍貴的企業(yè)財(cái)富之一，期待各個(gè)領(lǐng)域的技術(shù)專家踴躍投稿！
同時(shí)，您也可以在技術(shù)鄰提交論文參與技術(shù)鄰優(yōu)化設(shè)計(jì)大賽，最高還可以獲得5000元獎(jiǎng)金：
https://www.yqgqt.org.cn/competition
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基于Altair Inspire的方程式賽車懸架吊耳結(jié)構(gòu)仿真及拓?fù)?em>優(yōu)化設(shè)計(jì)
圖4 初代模型優(yōu)化結(jié)果
圖5 第一代優(yōu)化模型
對(duì)第一代優(yōu)化模型進(jìn)行仿真以及結(jié)構(gòu)優(yōu)化，由于此次優(yōu)化的主要目的在于對(duì)模型細(xì)節(jié)部分的構(gòu)建，故此次優(yōu)化目標(biāo)優(yōu)先選用選擇最小質(zhì)量。仿真及優(yōu)化結(jié)果分別如圖6，圖7所示。
圖6 第一代優(yōu)化模型仿真結(jié)果
圖7 第二次優(yōu)化結(jié)果
將第一次優(yōu)化模型導(dǎo)入catia，在第一次優(yōu)化模型的基礎(chǔ)上參考第二次優(yōu)化結(jié)果并考慮加工難度構(gòu)建模型如圖8所示，對(duì)最終模型進(jìn)行結(jié)構(gòu)仿真得到仿真結(jié)果如圖9所示，將仿真結(jié)果與初代模型的仿真結(jié)果對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)在保證吊耳結(jié)構(gòu)穩(wěn)定及力學(xué)性能足夠的情況下，經(jīng)過2次的迭代優(yōu)化其質(zhì)量由0.295kg降到了0.117kg，達(dá)到了結(jié)構(gòu)輕量化的目的。
圖8 最終吊耳模型
圖9 最終模型仿真結(jié)果
總結(jié)：
本次對(duì)賽車懸架吊耳的優(yōu)化達(dá)到了輕量化的目的，同時(shí)由于使用的Altair Inspire軟件將結(jié)構(gòu)仿真與拓?fù)?em>優(yōu)化無縫連接的特點(diǎn)使此次優(yōu)化時(shí)間得到了極大的縮短。通過此次優(yōu)化可以反應(yīng)出Inspire的易上手，優(yōu)化速度快等特點(diǎn)，同時(shí)其誤差也在可接受范圍之內(nèi)。
展開 免費(fèi)直播 | 手把手教你做結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)第一步 — 給學(xué)生黨的CAE第一課
培訓(xùn)內(nèi)容
Inspire，如CAD一般操作簡(jiǎn)單上手塊，其實(shí)是很專業(yè)的CAE和優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件
覆蓋結(jié)構(gòu)仿真與優(yōu)化、運(yùn)動(dòng)仿真，自由建模...輕松應(yīng)對(duì)創(chuàng)新設(shè)計(jì)、畢設(shè)及科研項(xiàng)目
一、軟件特點(diǎn)
1.一個(gè)軟件解決結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)所有分析需求：運(yùn)動(dòng)、分析、優(yōu)化、耦合
2.豐富的擴(kuò)展可能，開始科研的第一步
3.不一樣的智能網(wǎng)格系統(tǒng)，不做假自動(dòng)，不再網(wǎng)格到崩潰
二、應(yīng)用教學(xué)
1.開始Inspire仿真第一步
2.結(jié)果處理：截圖/動(dòng)畫/設(shè)計(jì)準(zhǔn)則
3.與HyperWorks結(jié)合
三、快速進(jìn)階指導(dǎo)
1.如何開始第二步？
2.加工工藝
課程對(duì)象
本科畢業(yè)設(shè)計(jì)、研究生課題、校企合作項(xiàng)目等
培訓(xùn)時(shí)間
9月8日19：30
主講講師簡(jiǎn)介
徐成斌
Altair China solidThinking產(chǎn)品經(jīng)理。專職從事CAD、CAE軟件應(yīng)用與推廣，熟練掌握結(jié)構(gòu)、流體、加工成型等領(lǐng)域的仿真和優(yōu)化技術(shù)，長(zhǎng)期從事相關(guān)培訓(xùn)工作。培訓(xùn)過的用戶包括商飛、福特、比亞迪、納鐵福等汽車及其他機(jī)械行業(yè)的上下游企業(yè)。技術(shù)特長(zhǎng)為為產(chǎn)品輕量化設(shè)計(jì)，并編輯出版《solidThinking Inspire優(yōu)化設(shè)計(jì)基礎(chǔ)與工程應(yīng)用》。
費(fèi)用：免費(fèi)
點(diǎn)擊圖片或點(diǎn)擊鏈接報(bào)名：https://www.yqgqt.org.cn/live/10791
展開 基于ICEPAK熱仿真的光伏逆變器結(jié)構(gòu)優(yōu)化
==================分割線，以下為正文====================
[ 摘 要 ] 本文以獲得最優(yōu)的整機(jī)結(jié)構(gòu)布局為目標(biāo)，采用ICEPAK軟件對(duì)若干型號(hào)的光伏逆變器進(jìn)行了熱設(shè)計(jì)。首先介紹了相變導(dǎo)熱墊片在光伏逆變器散熱方案中的應(yīng)用，根據(jù)熱仿真結(jié)果證實(shí)了比原始方案“陶瓷墊片”具有更好的工藝性和價(jià)格優(yōu)勢(shì)、更小的溫升。接著利用ICEPAK出色的溫度/流體場(chǎng)解算能力，闡述了如何利用熱仿真結(jié)果輔助某型三相光伏逆變器調(diào)整機(jī)械設(shè)計(jì)，最終達(dá)到結(jié)構(gòu)優(yōu)化的過程。
[ 關(guān)鍵詞 ] 相變 熱仿真 結(jié)構(gòu)優(yōu)化
1. 前言
機(jī)械設(shè)計(jì)是光伏逆變器整機(jī)研發(fā)的重要內(nèi)容，而光伏逆變器本身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定了大部分機(jī)械件的總體尺寸、空間布局、形狀暨材質(zhì)選擇又取決于整機(jī)熱設(shè)計(jì)。傳統(tǒng)的熱設(shè)計(jì)方法有解析法和實(shí)驗(yàn)法。由于在實(shí)際產(chǎn)品中熱傳輸途徑非常復(fù)雜，解析法通常僅具有理論上的指導(dǎo)意義而難以滿足工程實(shí)際需求。實(shí)驗(yàn)法雖然具有準(zhǔn)確度高的優(yōu)點(diǎn)，但是卻有耗時(shí)長(zhǎng)、成本高及難以探測(cè)系統(tǒng)內(nèi)部溫度等缺點(diǎn)。而基于流體力學(xué)、傳熱學(xué)、數(shù)值分析的現(xiàn)代熱仿真技術(shù)是一種高技術(shù)、高速度、低成本的方法，它對(duì)優(yōu)化光伏逆變器的熱設(shè)計(jì)、為機(jī)械設(shè)計(jì)提供合理方向具有重要指導(dǎo)意義。隨著商用數(shù)值仿真軟件的完善，熱仿真技術(shù)得到了越來越廣泛的應(yīng)用。本文通過產(chǎn)品實(shí)例，介紹了利用行業(yè)領(lǐng)先的Icepak軟件熱仿真來指導(dǎo)光伏逆變器結(jié)構(gòu)優(yōu)化。仿真結(jié)果都經(jīng)過實(shí)際產(chǎn)品的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，誤差均較小，表明Icepak具有較高的工程實(shí)用價(jià)值。
2. 相變導(dǎo)熱墊片的應(yīng)用
某型單相組串光伏逆變器早期散熱方案如圖1，熱源為BOOST側(cè)晶體管和逆變側(cè)晶體管，晶體管與散熱器間為2mm厚陶瓷墊片。為獲得更好的導(dǎo)熱效果，陶瓷墊片兩個(gè)底面要預(yù)先涂導(dǎo)熱膏。在安裝時(shí)為定位各陶瓷墊片，又需要事先將2個(gè)“陶瓷墊片定位塑料框(圖2)”固定在散熱器上。
展開 結(jié)構(gòu)優(yōu)化新功能 | 拓?fù)?em>優(yōu)化后結(jié)構(gòu)力學(xué)特性之可視化
產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)初期，單純的憑借經(jīng)驗(yàn)以及想象對(duì)零部件進(jìn)行設(shè)計(jì)往往是不夠的，在適當(dāng)約束條件下，如果能充分利用“拓?fù)?em>優(yōu)化技術(shù)”進(jìn)行分析，并結(jié)合豐富的產(chǎn)品設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，可以設(shè)計(jì)出更能滿足產(chǎn)品結(jié)構(gòu)技術(shù)方案、工藝要求以及更質(zhì)輕質(zhì)優(yōu)的產(chǎn)品。
拓?fù)?em>優(yōu)化（topology optimization）是一種根據(jù)給定的負(fù)載情況、約束條件和性能指標(biāo)，在給定的區(qū)域內(nèi)對(duì)材料分布進(jìn)行優(yōu)化的數(shù)學(xué)方法，將區(qū)域離散成足夠多的子區(qū)域，借助FEM分析技術(shù)按照指定的優(yōu)化策略、約束準(zhǔn)則、目標(biāo)等從這些區(qū)域中刪除一定數(shù)量單元，用保留下來的單元描述結(jié)構(gòu)的最優(yōu)拓?fù)洌l(fā)揮系統(tǒng)材料最大利用率。拓?fù)?em>優(yōu)化后，通常需要對(duì)其產(chǎn)生的結(jié)果模型進(jìn)行設(shè)計(jì)驗(yàn)證，完全復(fù)制拓?fù)?em>優(yōu)化前的邊界條件進(jìn)行仿真計(jì)算。
以往版本需要在WorkBench中添加后續(xù)分析模塊去驗(yàn)證優(yōu)化后的模型。拓?fù)?em>優(yōu)化后的仿真計(jì)算設(shè)計(jì)驗(yàn)證過程如下圖所示。先在拓?fù)浣Y(jié)果中生成光順平滑的 STL 模型后，再在 Workbench 中通過“Transfer to Design Validation System”將優(yōu)化結(jié)果傳遞至驗(yàn)證系統(tǒng)，系統(tǒng)自動(dòng)生成位于拓?fù)?em>優(yōu)化系統(tǒng)上游的相同類型的Mechanical系統(tǒng)，并繼承之前的全部計(jì)算載荷和約束。創(chuàng)建該驗(yàn)證工作流程，分為四步，在創(chuàng)建的驗(yàn)證系統(tǒng)中去劃分網(wǎng)格運(yùn)行計(jì)算及查看設(shè)計(jì)結(jié)果。
前面版本雖然可以比較方便地把優(yōu)化后的模型導(dǎo)入到新的靜力學(xué)結(jié)構(gòu)仿真中，進(jìn)行優(yōu)化模型的驗(yàn)證，但2022R1版本新增擁有了更便捷的功能，可以直接在結(jié)構(gòu)優(yōu)化系統(tǒng)中查看優(yōu)化后的力學(xué)特性，即允許用戶直觀可視化最終設(shè)計(jì)的結(jié)果（變形、應(yīng)力、特征值模態(tài)等），更方便快速檢查和驗(yàn)證力學(xué)行為。
展開 Ansys Workbench中拓?fù)?em>優(yōu)化后結(jié)構(gòu)力學(xué)特性之可視化 | 結(jié)構(gòu)優(yōu)化新功能
產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)初期，單純的憑借經(jīng)驗(yàn)以及想象對(duì)零部件進(jìn)行設(shè)計(jì)往往是不夠的，在適當(dāng)約束條件下，如果能充分利用“拓?fù)?em>優(yōu)化技術(shù)”進(jìn)行分析，并結(jié)合豐富的產(chǎn)品設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，可以設(shè)計(jì)出更能滿足產(chǎn)品結(jié)構(gòu)技術(shù)方案、工藝要求以及更質(zhì)輕質(zhì)優(yōu)的產(chǎn)品。
拓?fù)?em>優(yōu)化（topology optimization）是一種根據(jù)給定的負(fù)載情況、約束條件和性能指標(biāo)，在給定的區(qū)域內(nèi)對(duì)材料分布進(jìn)行優(yōu)化的數(shù)學(xué)方法，將區(qū)域離散成足夠多的子區(qū)域，借助FEM分析技術(shù)按照指定的優(yōu)化策略、約束準(zhǔn)則、目標(biāo)等從這些區(qū)域中刪除一定數(shù)量單元，用保留下來的單元描述結(jié)構(gòu)的最優(yōu)拓?fù)洌l(fā)揮系統(tǒng)材料最大利用率。拓?fù)?em>優(yōu)化后，通常需要對(duì)其產(chǎn)生的結(jié)果模型進(jìn)行設(shè)計(jì)驗(yàn)證，完全復(fù)制拓?fù)?em>優(yōu)化前的邊界條件進(jìn)行仿真計(jì)算。
以往版本需要在WorkBench中添加后續(xù)分析模塊去驗(yàn)證優(yōu)化后的模型。拓?fù)?em>優(yōu)化后的仿真計(jì)算設(shè)計(jì)驗(yàn)證過程如下圖所示。先在拓?fù)浣Y(jié)果中生成光順平滑的 STL 模型后，再在 Workbench 中通過“Transfer to Design Validation System”將優(yōu)化結(jié)果傳遞至驗(yàn)證系統(tǒng)，系統(tǒng)自動(dòng)生成位于拓?fù)?em>優(yōu)化系統(tǒng)上游的相同類型的Mechanical系統(tǒng)，并繼承之前的全部計(jì)算載荷和約束。創(chuàng)建該驗(yàn)證工作流程，分為四步，在創(chuàng)建的驗(yàn)證系統(tǒng)中去劃分網(wǎng)格運(yùn)行計(jì)算及查看設(shè)計(jì)結(jié)果。
前面版本雖然可以比較方便地把優(yōu)化后的模型導(dǎo)入到新的靜力學(xué)結(jié)構(gòu)仿真中，進(jìn)行優(yōu)化模型的驗(yàn)證，但2022R1版本新增擁有了更便捷的功能，可以直接在結(jié)構(gòu)優(yōu)化系統(tǒng)中查看優(yōu)化后的力學(xué)特性，即允許用戶直觀可視化最終設(shè)計(jì)的結(jié)果（變形、應(yīng)力、特征值模態(tài)等），更方便快速檢查和驗(yàn)證力學(xué)行為。
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2.運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真實(shí)例詳解（行星齒輪、玻璃切割機(jī)和千斤頂?shù)龋?第二場(chǎng)
1.ADAMS常用運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)函數(shù)（數(shù)學(xué)函數(shù)+IF+STEP+SPLINE）
2.驅(qū)動(dòng)控制仿真實(shí)例講解（機(jī)械手反復(fù)抓取+斗料機(jī)構(gòu)）
第三場(chǎng)
1.ADAMS宏命令的使用
2.常用宏命令及批量建立運(yùn)動(dòng)約束的方法
3.使用宏命令創(chuàng)建齒形鏈動(dòng)力學(xué)仿真（建模+仿真+結(jié)果分析）
第四場(chǎng)
1.ADAMS結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)仿真
2.六連桿沖壓機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)實(shí)例（建模+仿真+結(jié)果查看）
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結(jié)構(gòu)優(yōu)化在工程領(lǐng)域的應(yīng)用非常廣泛，在企業(yè)開發(fā)產(chǎn)品時(shí)，可以幫助企業(yè)減小生產(chǎn)成本和提升產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力。目前，工程師在對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，雖然可以借助仿真軟件的優(yōu)化求解功能進(jìn)行結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)計(jì)算，但是，在定義結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型時(shí)，需要具備全面的優(yōu)化知識(shí)和和非常繁雜的軟件操作技能，對(duì)工程師來說具有一定的挑戰(zhàn)性。
海克斯康工業(yè)軟件MSC Nastran除了具有功能豐富的結(jié)構(gòu)仿真和優(yōu)化解決方案的同時(shí)，還能提供一種基于Web App的快速定義優(yōu)化模型的結(jié)構(gòu)優(yōu)化流程，為企業(yè)及工程師提供了一種全新、高效的正向設(shè)計(jì)方式，助力客戶不斷提升產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力。本期海克斯康直播講堂請(qǐng)到了結(jié)構(gòu)仿真高級(jí)工程師沈忠亮講師為我們帶來基于Web App實(shí)現(xiàn)Nastran SOL200 快速優(yōu)化，通過對(duì)具體功能及案例的充分解析，全面闡述該優(yōu)化功能的應(yīng)用與價(jià)值。
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展開 Ansys結(jié)構(gòu)仿真學(xué)習(xí)指南：從入門到精通（附Ansys結(jié)構(gòu)分析暢銷視頻教程排行）
通過準(zhǔn)確地描述材料的行為，可以更精確地預(yù)測(cè)結(jié)構(gòu)的響應(yīng)和性能。
第二部分：進(jìn)階篇
了解了Ansys結(jié)構(gòu)仿真的基本操作，下一步就是深入學(xué)習(xí)各種高級(jí)功能和技巧。
進(jìn)階篇需要掌握更加復(fù)雜的分析類型，如靜力學(xué)、動(dòng)力學(xué)、疲勞分析等。同時(shí)需要學(xué)習(xí)如何使用Ansys結(jié)構(gòu)仿真進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)和參數(shù)化分析，進(jìn)一步提升仿真能力和效率。
1、靜力學(xué)
靜力學(xué)研究物體在平衡狀態(tài)下的行為，對(duì)于結(jié)構(gòu)仿真而言，靜力學(xué)是基礎(chǔ)中的基礎(chǔ)。
靜力學(xué)分析包括預(yù)處理、求解和后處理步驟。我們需要了解每個(gè)步驟的目的和操作方法，正確地進(jìn)行結(jié)構(gòu)仿真分析。深入學(xué)習(xí)靜力學(xué)的高級(jí)技術(shù)和功能，如材料非線性行為、大形變分析和剛性體結(jié)構(gòu)等。
2、動(dòng)力學(xué)
動(dòng)力學(xué)研究物體在受到外部力作用下的運(yùn)動(dòng)和響應(yīng)。我們需要學(xué)習(xí)基本概念如慣性、加速度和振動(dòng)頻率，以幫助更好地理解動(dòng)力學(xué)分析。動(dòng)力學(xué)分析流程包括預(yù)處理、求解和后處理步驟，類似于靜力學(xué)分析流程。
了解振動(dòng)分析的原理和方法是學(xué)習(xí)動(dòng)力學(xué)的重要一步。包括自由振動(dòng)和強(qiáng)迫振動(dòng)的分析方法。
3、疲勞分析
疲勞分析是評(píng)估結(jié)構(gòu)在重復(fù)加載下的壽命和可靠性的過程。了解疲勞理論和基礎(chǔ)知識(shí)是學(xué)習(xí)疲勞分析的關(guān)鍵。還需要掌握疲勞壽命曲線、疲勞裂紋和斷裂機(jī)制，掌握Ansys中的疲勞分析工具和方法，如疲勞損傷累積法和疲勞壽命預(yù)測(cè)方法，對(duì)于進(jìn)行疲勞分析至關(guān)重要。
第三部分：精通篇
掌握了Ansys結(jié)構(gòu)仿真的基本操作和高級(jí)功能后，重點(diǎn)就應(yīng)該放在如何提高仿真的準(zhǔn)確性和效果。
在精通階段，需要深入學(xué)習(xí)有限元分析(FEA)的基本原理和方法，并掌握常見的網(wǎng)格劃分技巧和求解器設(shè)置。同時(shí)，要通過學(xué)習(xí)如何使用Python等編程語(yǔ)言，對(duì)Ansys進(jìn)行二次開發(fā)，以自動(dòng)化和優(yōu)化仿真流程。有些情況下，還需要用其他軟件一起聯(lián)合仿真，不過這就是要同時(shí)精通其他軟件了。
展開 CAE在汽車結(jié)構(gòu)及材料優(yōu)化中的仿真分析與應(yīng)用
在汽車行業(yè)，從最初的線彈性部件分析到汽車結(jié)構(gòu)中大量的非線性問題分析，到現(xiàn)在汽車疲勞壽命分析、NVH分析、碰撞模擬等，有限元科技CAE應(yīng)用項(xiàng)目幾乎可以涵蓋所有環(huán)節(jié)。
今天和大家分享的是：汽車設(shè)計(jì)中的結(jié)構(gòu)/材料優(yōu)化分析。
結(jié)構(gòu)/材料優(yōu)化
優(yōu)化設(shè)計(jì)包括尺寸優(yōu)化、形狀優(yōu)化、形貌優(yōu)化和拓?fù)?em>優(yōu)化，而表現(xiàn)在汽車設(shè)計(jì)中則有輕量化、材料節(jié)能環(huán)保、提高動(dòng)力性能等。在維持汽車重要區(qū)域原結(jié)構(gòu)、車身模態(tài)和剛度性能等基本不變的基礎(chǔ)上，對(duì)于其他部位進(jìn)行優(yōu)化從而達(dá)到輕量化、新型材料應(yīng)用等。基于CAE分析的優(yōu)化設(shè)計(jì)也常用于新車型的開發(fā)。
近年來，隨著對(duì)汽車本身的安全性要求不斷攀升，對(duì)汽車車身結(jié)構(gòu)安全部件材料的優(yōu)化設(shè)計(jì)就顯得異常重要！
針對(duì)此材料和厚度的交互性問題，推出其匹配優(yōu)化的設(shè)計(jì)方式。首先主要通過傳力路徑和能量分析的方式初步選取相應(yīng)設(shè)計(jì)部件。然后由此進(jìn)行敏感性的分析，這樣才能更準(zhǔn)確的找出最受影響的安全部件作為設(shè)計(jì)的對(duì)象，從而真正解決難以選取設(shè)計(jì)對(duì)象的問題。
同時(shí)可針對(duì)所選取的設(shè)計(jì)對(duì)象，采用優(yōu)選近似模型和多目標(biāo)優(yōu)化的方式對(duì)其厚度和材料實(shí)施匹配和優(yōu)化，這樣就充分的利用了兩者的交互性，真正實(shí)現(xiàn)材料和厚度的變量混合。
一、汽車安全部件的選定分析
（一）分析汽車傳力路徑
主要針對(duì)其正碰當(dāng)中的流動(dòng)應(yīng)力進(jìn)行分析，可通過明確其車應(yīng)力變化和部件截面展開分析。其傳力路徑具體表現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：
車輛本身和剛性壁障產(chǎn)生碰撞時(shí)，一旦其前保險(xiǎn)杠產(chǎn)生變形，會(huì)將力直接傳遞至上縱梁，然后通過上縱梁傳遞至A柱上端位置，最后直接向后傳遞。
當(dāng)車輛和剛性壁障產(chǎn)生碰撞時(shí)，一旦其前保險(xiǎn)杠產(chǎn)生扭曲，會(huì)直接將沖撞力轉(zhuǎn)移至前縱梁，然后直接傳輸至A柱下端、門檻梁以及底板縱梁等位置，最后向后傳遞。
展開 基于Nastran的電動(dòng)汽車支架結(jié)構(gòu)優(yōu)化
本文圍繞某元件安裝支架引起的共振問題，基于Nastran分析平臺(tái)對(duì)安裝支架進(jìn)行了CAE結(jié)構(gòu)優(yōu)化，從而大大提高了安裝支架的動(dòng)態(tài)特性，有效降低了電氣件的振動(dòng)，提高了車輛的穩(wěn)定性和可靠性。
2 關(guān)鍵部件振動(dòng)試驗(yàn)測(cè)試
2.1顛簸路面電氣部件振動(dòng)總集
由圖1可以看出，被測(cè)試電氣元件振動(dòng)較大，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過該電氣件的耐震等級(jí)。
2.2顛簸路面電氣部件振動(dòng)頻率曲線
由圖2可以看出，電氣元件的振動(dòng)頻率以31Hz左右為主。
3 電氣元件安裝支架CAE分析
利用第三方軟件在Nastran環(huán)境下進(jìn)行離散化建模，模型如圖3所示。
基于Nastran相關(guān)CAE模態(tài)分析軟件，得出電氣元件安裝支架前五階模態(tài)頻率如表一所示。
電氣元件安裝支架第2階模態(tài)頻率為31.8Hz，可以初步判定，電氣元件的振動(dòng)是由電氣元件安裝支架與其它部件產(chǎn)生共振造成。
3.2電氣元件安裝支架結(jié)構(gòu)CAE仿真優(yōu)化
電氣元件安裝支架2階模態(tài)振型如圖4，根據(jù)模態(tài)振型情況進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)。
根據(jù)模態(tài)振型確定幾種結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案，再利用Nastran求解器進(jìn)行模態(tài)分析，確定最優(yōu)化方案如圖5。
改進(jìn)后的安裝支架前五階模態(tài)頻率如下表二所示，已完全避開共振頻率31Hz。
4 結(jié)構(gòu)優(yōu)化后的試驗(yàn)驗(yàn)證
根據(jù)Nastran模態(tài)仿真分析的結(jié)果，進(jìn)行實(shí)車試驗(yàn)，得出電氣元件振動(dòng)如下圖6，經(jīng)過結(jié)構(gòu)優(yōu)化后電氣部件顛簸路況下振動(dòng)由llg降低到5.3g，大大降低了電氣元件的振動(dòng)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于所選電氣元件的耐震等級(jí)。
5 結(jié)論
1)將試驗(yàn)與Nastran等相關(guān)CAE分析軟件相結(jié)合，能夠簡(jiǎn)便快速解決汽車關(guān)鍵部件的共振問題。
2)新能源電動(dòng)汽車的CAE模態(tài)分析不容忽視，尤其是對(duì)各電氣件的安裝支架分析。
展開 結(jié)構(gòu)仿真與優(yōu)化的相關(guān)專題、標(biāo)簽、搜索
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