ansys 空間結(jié)構(gòu)優(yōu)化的案例
基于遺傳算法優(yōu)化阻尼器空間位置的結(jié)構(gòu)振動控制
基于遺傳算法優(yōu)化阻尼器空間位置的結(jié)構(gòu)振動控制
李宏男 董松員 李宏宇
大連理工大學(xué)海岸和近海工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，沈陽建筑大學(xué)土木學(xué)院
摘要：通過對多層結(jié)構(gòu)在二維地震動作用下的控制算法和控制機(jī)構(gòu)布置準(zhǔn)則的分析，建立了控制機(jī)構(gòu)的布置優(yōu)化模型，利用改進(jìn)的遺傳算法中二進(jìn)制單點(diǎn)交叉，避免了用懲罰函數(shù)。以一棟帶有阻尼器控制的結(jié)構(gòu)為例，進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算和分析，結(jié)果與窮舉法比較表明，本文優(yōu)化算法是快速而有效的。
關(guān)鍵詞：主動控制，遺傳算法，優(yōu)化布置，阻尼器，多維地震動
內(nèi)容簡介：
0 引言
1 運(yùn)動方程及求解方法
2 控制機(jī)構(gòu)的最優(yōu)布置準(zhǔn)則
3 采用的遺傳優(yōu)化算法
3.1 編碼
3.2 適應(yīng)度函數(shù)
3.3 選擇
3.4 改進(jìn)的二進(jìn)制單點(diǎn)交叉
3.5 變異
3.6 收斂
3.7 懲罰函數(shù)
4 數(shù)值計(jì)算及分析
5 結(jié)語
基于遺傳算法優(yōu)化阻尼器空間位置的結(jié)構(gòu)振動控制.pdf
展開 拓?fù)?em>優(yōu)化在鳥巢式空間結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)中的應(yīng)用
本文利用簡化的鳥巢模型，借助Altair產(chǎn)品的變密度拓?fù)?em>優(yōu)化技術(shù)，嘗試探索大型空間曲面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，拓?fù)?em>優(yōu)化結(jié)果如圖3、圖4所示：
圖3 網(wǎng)狀加強(qiáng)結(jié)構(gòu) 圖4 主桁架結(jié)構(gòu)
2、模型設(shè)置
分別利用體單元模型和殼單元模型進(jìn)行了優(yōu)化分析，網(wǎng)格模型如下圖所示：
結(jié)構(gòu)載荷包括：自重、風(fēng)載荷、地震載荷；
約束條件：結(jié)構(gòu)接地邊界的自由度。
優(yōu)化變量：所有設(shè)計(jì)空間。
約束條件：體積分?jǐn)?shù)＜0.3。
優(yōu)化目標(biāo)：加權(quán)應(yīng)變能最小。
3、路徑解讀
將拓?fù)浣Y(jié)果利用多邊形建模工具進(jìn)行結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化，具體過程如下所述：
①創(chuàng)建參考平面：在inspire利用草繪工具，創(chuàng)建參考平面，如下圖：
②內(nèi)路徑設(shè)計(jì)：利用wrap工具，根據(jù)優(yōu)化結(jié)果，設(shè)計(jì)內(nèi)傳力路徑，如下圖：
③主支撐立柱設(shè)計(jì)：利用wrap、bridge工具，根據(jù)優(yōu)化結(jié)果，設(shè)計(jì)內(nèi)傳力路徑，如下圖：
④生成整體模型：根據(jù)結(jié)構(gòu)的對稱性，利用鏡像工具，生成整體承載結(jié)構(gòu)，如下圖：
4、課題總結(jié)
本文利用Ispire的先進(jìn)優(yōu)化工具及高效的拓?fù)渎窂浇庾x工具，設(shè)計(jì)了鳥巢式空間曲面結(jié)構(gòu)。本文中的模型對鳥巢結(jié)構(gòu)及載荷進(jìn)行了適當(dāng)簡化，旨在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法的交流與探索。
最后附上模型及建模視頻，供交流使用。
cut_mirror.zip
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結(jié)構(gòu)優(yōu)化模塊的形貌優(yōu)化 ￥50
ANSYS Workbench 形貌優(yōu)化主要是針對薄殼結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，改變其表面形貌，如凸起，加強(qiáng)等。
原模型
整體變形為0.87mm。
質(zhì)量約束為100%
形貌優(yōu)化后，同質(zhì)量下，整體變形為0.12mm，結(jié)構(gòu)剛度明顯提升。
ANSYS結(jié)構(gòu)優(yōu)化模塊的形貌優(yōu)化功能實(shí)例
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背景
ANSYS 2022R1的結(jié)構(gòu)優(yōu)化模塊提供如下優(yōu)化功能。
1）拓?fù)?em>優(yōu)化-基于密度；
2）拓?fù)?em>優(yōu)化-基于水平集；
3）柵格法；
4）形狀優(yōu)化；
5）拓?fù)?em>優(yōu)化-混合密度法(公測版)
ANSYS 2023R1的結(jié)構(gòu)優(yōu)化模塊提供如下優(yōu)化功能。
斯姆勒 5.21-24 西安 | ANSYS工程結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度、非線性分析及結(jié)構(gòu)優(yōu)化工程應(yīng)用高級培訓(xùn)
ANSYS 工程結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度、非線性分析及結(jié)構(gòu)優(yōu)化工程應(yīng)用高級培訓(xùn)
一、培訓(xùn)目標(biāo)
（一）、理解有限元分析計(jì)算的原理；
（二）、掌握ANSYS workbench軟件的使用功能和操作流程；
（三）、掌握工程結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度的分析方法和非線性分析技巧；
（四）、掌握工程結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)（拓?fù)?em>優(yōu)化、尺寸優(yōu)化）分析方法；
（五）、培養(yǎng)獨(dú)立工程結(jié)構(gòu)的力學(xué)分析能力。
二、增值服務(wù)
1、贈送培訓(xùn)同屏錄制高清視頻（價(jià)值2680元），可反復(fù)學(xué)習(xí)。
2、參與學(xué)員均免費(fèi)注冊為雅典娜仿真技術(shù)共享云平臺會員，贈送仿真技術(shù)視頻數(shù)百G仿真技術(shù)視頻；
3、持本人學(xué)生證或教師證享有9折優(yōu)惠；一個(gè)單位同時(shí)報(bào)名2人享有9折優(yōu)惠； 一個(gè)單位同時(shí)報(bào)名3人以上（含）享有8.5折優(yōu)惠。
4、參與學(xué)員及單位均可享受雅典娜云平臺所有課程7折優(yōu)惠。
5、單次課程參與培訓(xùn)人數(shù)5人及以上，可安排就近城市開課。
三、主講老師
寧老師，斯姆勒數(shù)值仿真技術(shù)研究院首席專家，西安交通大學(xué)航空航天學(xué)院力學(xué)博士，多年上市機(jī)械企業(yè)結(jié)構(gòu)負(fù)責(zé)人，18年的軟件工程應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)；長期從事有限元領(lǐng)域國家重大項(xiàng)目研究，發(fā)表論文20余篇，獲得專利11項(xiàng)，開發(fā)有限元軟件4項(xiàng)，具有資深的技術(shù)底蘊(yùn)和專業(yè)背景；擅長靜力學(xué)，模態(tài)分析，隨機(jī)振動/譜分析，隱/顯式動力學(xué)分析，轉(zhuǎn)子動力學(xué)分分析、疲勞分析，線性/非線性屈曲分析，斷裂力學(xué)分析，壓電分析，復(fù)合材料分析，熱分析，流體力學(xué)分析，多場耦合分析，ANSYS二次開發(fā)等仿真分析。
展開 ANSYS結(jié)構(gòu)拓?fù)?em>優(yōu)化設(shè)計(jì)
本文用ANSYS軟件對某客車車身進(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MATLAB 與ANSYS 的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)
伴隨著數(shù)學(xué)、力學(xué)和計(jì)算機(jī)的發(fā)展，結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)也逐漸發(fā)展、成熟起來。ANSYS 是最早開發(fā)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)模塊的有限元分析軟件之一，它提供兩種優(yōu)化方法，即零階方法和一階方法。二者均是將約束的優(yōu)化問題轉(zhuǎn)化為非約束的優(yōu)化問題來求解。零階方法只用到因變量而不用它的偏導(dǎo)數(shù)，其全局搜索能力很強(qiáng)，而局部搜索能力較差，研究表明，該方法可以快速達(dá)到最優(yōu)解的80 %，但卻很難收斂到最優(yōu)解。一階方法使用因變量的導(dǎo)數(shù)值來確定搜索方向，其局部搜索能力很強(qiáng)，但全局搜索能力較差，很容易收斂到局部極小值點(diǎn)。遺傳算法是近些年逐漸發(fā)展起來的一種智能的優(yōu)化算法，它具有較強(qiáng)的全局搜索能力，并且可以與其他常規(guī)優(yōu)化算法相結(jié)合，進(jìn)而高效、準(zhǔn)確地解決大多數(shù)的工程優(yōu)化問題。MATLAB 中的遺傳算法工具箱集成了當(dāng)前比較成熟的各種遺傳算子，借助它可以方便地完成各種問題的優(yōu)化求解。
本文通過在MATLAB 中將ANSYS 作為子程序調(diào)用的方法來研究遺傳算法在工程結(jié)構(gòu)優(yōu)化中的應(yīng)用。
1 遺傳算法及MATLAB 遺傳算法工具箱
1．1 遺傳算法基本思想
遺傳算法( GA) 最初是由美國Michigan 大學(xué)的John Holland 教授于1975 年提出的，它將達(dá)爾文的生物進(jìn)化理論應(yīng)用于優(yōu)化設(shè)計(jì)中，把解空間的某個(gè)點(diǎn)集映射為生物學(xué)中的種群，將目標(biāo)函數(shù)映射為種群所處的環(huán)境，因此按照生物進(jìn)化理論的觀點(diǎn)，種群中的個(gè)體會不斷向著適應(yīng)環(huán)境的方向進(jìn)化，經(jīng)過若干代進(jìn)化之后該種群所代表的解就會收斂到問題的最優(yōu)解。該方法最大的特點(diǎn)是全局搜索能力強(qiáng)，并且不需要編程人員對問題的優(yōu)化過程有太深的了解，只要選定了種群，指定了種群所處的環(huán)境，該方法就會自動的、智能地向最優(yōu)解進(jìn)化。遺傳算法中最基本的操作是遺傳操作，包括選擇、交叉和變異。自然界中環(huán)境按照適者生存的原則來選擇優(yōu)良個(gè)體，使其優(yōu)良基因能夠傳遞到下一代，遺傳算法中的選擇操作即是模擬這一過程。
展開 如何采用Ansys Workbench對結(jié)構(gòu)進(jìn)行拓?fù)?em>優(yōu)化分析
在ansys workbench中拓?fù)?em>優(yōu)化分析流程如下所示。
以下圖所示結(jié)構(gòu)為例，演示拓?fù)?em>優(yōu)化分析的過程，優(yōu)化條件如下：
最大應(yīng)力小于1000PSI；質(zhì)量去除50%；結(jié)構(gòu)材料為結(jié)構(gòu)鋼；結(jié)構(gòu)承受750psi的內(nèi)壓，兩端的安裝孔固定約束。
拓?fù)?em>優(yōu)化的邊界條件設(shè)置如下，設(shè)置對應(yīng)的優(yōu)化區(qū)域，載荷約束條件區(qū)域?yàn)榉?em>優(yōu)化區(qū)域，設(shè)置最大應(yīng)力和去除質(zhì)量的約束條件。
優(yōu)化前后的結(jié)果對比，優(yōu)化后材料質(zhì)量取出來42%
基于SCDM模塊，對優(yōu)化后的片面模型進(jìn)行幾何處理，并將模型一鍵轉(zhuǎn)為為實(shí)體模型，進(jìn)行優(yōu)化后模型的驗(yàn)證分析。
驗(yàn)證分析的流程如下所示，通過workbench的一鍵傳遞，自動生成驗(yàn)證分析的靜力學(xué)模塊，按照上圖所示的幾何模型，完成幾何處理，最后進(jìn)行驗(yàn)證分析。
驗(yàn)證前后的結(jié)果對比如下所示，初始模型的變形為0.00032in，優(yōu)化后模型的變形為0.00061，初始模型的最大應(yīng)力為8208psi，優(yōu)化后模型的最大應(yīng)力為9636psi，滿足優(yōu)化要求。
文章來源：cae仿真之家
展開 Ansys復(fù)合材料結(jié)構(gòu)分析總結(jié)（優(yōu)化篇）
與傳統(tǒng)材料相比，復(fù)合材料具有可設(shè)計(jì)性，復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的多層次性為復(fù)合材料及其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)帶來了極大的靈活性，復(fù)合材料的力學(xué)性能和機(jī)械性能，都可按照結(jié)構(gòu)的使用要求和環(huán)境條件要求，通過組分材料的選擇匹配、鋪層設(shè)計(jì)及界面控制等材料設(shè)計(jì)手段，最大限度的達(dá)到預(yù)期目的，以滿足工程設(shè)備的使用性能，因此，在工程實(shí)踐中對復(fù)合材料結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)有很重要的現(xiàn)實(shí)意義，下面以我所研究的復(fù)合材料壓力容器為例，將復(fù)合材料結(jié)構(gòu)優(yōu)化以及在ANSYS下的實(shí)現(xiàn)過程給大家作一個(gè)介紹。
1． 問題描述
本文所涉及的復(fù)合材料壓力容器是帶有金屬內(nèi)膽外纏碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的復(fù)合容器，優(yōu)化問題是：以金屬內(nèi)膽壁厚、復(fù)合材料各纏繞層厚度和纏繞角為設(shè)計(jì)變量，在滿足壓力容器強(qiáng)度（金屬內(nèi)膽層和復(fù)合材料層均滿足強(qiáng)度要求）和重量要求的條件下，使壓力容器的剛度最大。
2． 優(yōu)化模型
根據(jù)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料特性，壓力容器環(huán)向纏繞復(fù)合材料有利于提高容器剛度，軸向平鋪復(fù)合材料有利于提高容器剛度，因此，模型采用3種纏繞角的方案，即靠近金屬內(nèi)膽為環(huán)向（90度）纏繞，中間為纏繞，外部為軸向平鋪（0度），以各層的厚度（金屬層和三層復(fù)合材料）和中間纏繞層的角度為優(yōu)化參數(shù)，在壓力容器強(qiáng)度約束的條件下，以壓力容器一階固有頻率為優(yōu)化目標(biāo)。其數(shù)學(xué)模型如下：
其中，f為復(fù)合材料壓力容器的一階固有頻率，s1和s2分別為金屬內(nèi)膽的安全系數(shù)和各復(fù)合材料層的強(qiáng)度比，通過有限元程序求得，為中間層復(fù)合材料纏繞角，h1 、h2 和h3分別為金屬內(nèi)膽厚度、90度纏繞層厚度和度纏繞層厚度，H為h1 、h2 和h3的極限值，當(dāng)總厚度確定后，0度纏繞層厚度由h1 、h2 、h3及總厚度確定，c為復(fù)合容器重量，c0為全壓力容器重量上限。
3．
展開 基于Ansys Topology Optimization的連桿結(jié)構(gòu)拓?fù)?em>優(yōu)化簡例
基于Ansys Topology Optimization的連桿結(jié)構(gòu)拓?fù)?em>優(yōu)化簡例
本文僅作為Ansys Topology Optimization的一個(gè)簡易案例應(yīng)用，切勿輕易用于工程實(shí)踐與論文撰寫。
歡迎大家轉(zhuǎn)載、點(diǎn)贊、留言，這是我寫文章的動力。
本文為作者原創(chuàng)案例，轉(zhuǎn)載請注明出處和作者技術(shù)鄰筆名：CAE夢想很偉大
業(yè)務(wù)咨詢鏈接：http://www.yqgqt.org.cn/b/280
拓?fù)?em>優(yōu)化(topology optimization)，是指一種根據(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)對材料分布進(jìn)行優(yōu)化的數(shù)學(xué)方法。
拓?fù)?em>優(yōu)化的研究領(lǐng)域主要分為連續(xù)體拓?fù)?em>優(yōu)化和離散結(jié)構(gòu)拓?fù)?em>優(yōu)化。不論哪個(gè)領(lǐng)域，都要依賴于有限元方法。連續(xù)體拓?fù)?em>優(yōu)化是把優(yōu)化空間的材料離散成有限個(gè)單元(殼單元或者體單元)，離散結(jié)構(gòu)拓?fù)?em>優(yōu)化是在設(shè)計(jì)空間內(nèi)建立一個(gè)由有限個(gè)梁單元組成的基結(jié)構(gòu)，然后根據(jù)算法確定設(shè)計(jì)空間內(nèi)單元的去留，保留下來的單元即構(gòu)成最終的拓?fù)浞桨福瑥亩鴮?shí)現(xiàn)拓?fù)?em>優(yōu)化。
目前，連續(xù)體拓?fù)?em>優(yōu)化的研究已經(jīng)較為成熟，其中變密度法已經(jīng)被應(yīng)用到商用優(yōu)化軟件中，其中最著名的是美國Altair公司Hyperworks系列軟件中的Optistruct和德國Fe-design公司的Tosca等。前者能夠采用Hypermesh作為前處理器，在各大行業(yè)內(nèi)都得到較多的應(yīng)用;后者最開始只集中于優(yōu)化設(shè)計(jì)，支持所有主流求解器，以及前后處理，操作十分簡單可以利用已熟悉的CAE軟件來進(jìn)行前處理加載，而后利用TOSCA進(jìn)行優(yōu)化十分方便。近年來和Ansa聯(lián)盟，開發(fā)了基于Ansa的前處理器，并開發(fā)了TOSCA GUI界面，以及ansys workbench當(dāng)中ACT的插件，可以直接在workbench當(dāng)中進(jìn)行拓?fù)?em>優(yōu)化仿真。
展開 
分享 fortran調(diào)用ansys做桁架結(jié)構(gòu)優(yōu)化例子
調(diào)用ANSYS做結(jié)構(gòu)分析
result=SYSTEMQQ('C:\Ansys81\v81\ANSYS\bin\intel\ANSYS81 -b -p &
& ane3fl -i E:\ANSYSOBJECT\truss.txt -o E:\ANSYSOBJECT\trussanswer.txt')
fileid=10
open(fileid,file=filename1) !從ansys寫出的文件中讀入數(shù)據(jù)(應(yīng)力和求得的重量)
read(fileid,*) sig1,sig2,W
close(fileid)
ww(k)=w
u1(i)=sig1/xu
u2(i)=sig2/xu
if ( u1(i)>=u2(i) ) then !判斷最大應(yīng)力
umax=u1(i)
else
umax=u2(i)
end if
!射線步
x1(i+1)=umax*x1(i)
x2(i+1)=umax*x2(i)
u1(i+1)=u1(i)/umax !求出新的應(yīng)力比
u2(i+1)=u2(i)/umax
!調(diào)整步
x1(i+2)=u1(i+1)*x1(i+1)
x2(i+2)=u2(i+1)*x2(i+1)
xx1=x1(i+2)/(500.0*1.414)
xx2=x2(i+2)/(500.0*1.414)
fileid=20
open(fileid,file=filename2) !
展開 ANSYS Mechanical拓?fù)?em>優(yōu)化功能在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用
圖2 施加約束與載荷
5.3 拓?fù)?em>優(yōu)化設(shè)置
根據(jù)需要設(shè)置拓?fù)?em>優(yōu)化的各個(gè)選項(xiàng)，主要包括：
a)優(yōu)化目標(biāo)/優(yōu)化區(qū)域：圓筒外表面；
b)排除區(qū)域/非優(yōu)化區(qū)域：靜力分析中施加載荷及約束的位置；
c)優(yōu)化約束條件：最大等效應(yīng)力小于10000psi；質(zhì)量不少于現(xiàn)結(jié)構(gòu)的50%；
d)優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)：結(jié)構(gòu)質(zhì)量。
圖3 拓?fù)?em>優(yōu)化設(shè)置
5.4 拓?fù)?em>優(yōu)化后的結(jié)構(gòu)
拓?fù)?em>優(yōu)化后的結(jié)構(gòu)如下圖所示，在結(jié)果顯示中可以看到，相對于原結(jié)構(gòu)保留了58%的質(zhì)量。將優(yōu)化后的模型使用SCDM打開，可以清楚的看到優(yōu)化后的結(jié)構(gòu)。
圖4 拓?fù)?em>優(yōu)化后結(jié)果
5.5 拓?fù)?em>優(yōu)化后結(jié)果分析驗(yàn)證
ANSYS中可以實(shí)現(xiàn)直接將優(yōu)化后結(jié)果導(dǎo)入新的分析中，進(jìn)行優(yōu)化后的結(jié)構(gòu)分析，驗(yàn)證優(yōu)化后結(jié)構(gòu)是否滿足要求，如下圖所示。
圖5 優(yōu)化后結(jié)構(gòu)分析流程
下圖中左側(cè)為優(yōu)化前模型的計(jì)算結(jié)果，右側(cè)為優(yōu)化后模型的計(jì)算結(jié)果，通過對比可以發(fā)現(xiàn)，優(yōu)化后結(jié)構(gòu)等效應(yīng)力滿足要求。
圖6 優(yōu)化前后應(yīng)力與位移結(jié)果對比
6 ANSYS Mechanical拓?fù)?em>優(yōu)化功能的優(yōu)勢
ANSYS Mechanical R18.0 提供新的基于物理設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)，針對結(jié)構(gòu)領(lǐng)域的新拓?fù)?em>優(yōu)化系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)如下功能：
a)連接到Static Structural or Modal 模塊；
b)定義優(yōu)化目標(biāo)和約束；
c)發(fā)現(xiàn)優(yōu)化后的幾何模型；
d)檢查優(yōu)化后的幾何模型。
展開 橋梁索結(jié)構(gòu)底層原理與對應(yīng)軟件實(shí)操--ANSYS斜拉橋索力優(yōu)化
我們根據(jù)目前設(shè)計(jì)研究中常用的索力優(yōu)化方法，提煉出橋梁索結(jié)構(gòu)底層原理與對應(yīng)軟件實(shí)操教程，旨在為同行直觀了解當(dāng)前斜拉橋索力優(yōu)化研究進(jìn)展并學(xué)習(xí)相關(guān)理論基礎(chǔ)。教程結(jié)合Midas Civil與Ansys APDL兩套商業(yè)有限元軟件介紹索結(jié)構(gòu)底層原理與基礎(chǔ)模型的對應(yīng)關(guān)系，最后根據(jù)具體的實(shí)際案例，基于Ansys給出三種索力自動優(yōu)化算法，并利用生死單元功能對實(shí)例模型進(jìn)行施工流程模擬，確定各階段張拉索力，我們會講解算法核心部分的每一行命令流，命令流也會完整的給到大家。
本教程分為兩個(gè)部分
第一部分（理論部分）——4課時(shí)
第二部分（實(shí)例部分）——3課時(shí)
第一部分為理論基礎(chǔ)部分，詳細(xì)介紹橋梁索結(jié)構(gòu)底層原理與軟件的對應(yīng)關(guān)系。課程重點(diǎn)講解了斜拉橋配重計(jì)算原理、實(shí)用法、最小彎曲能量法、零位移法的本質(zhì)原理和手算、軟件對比。拆解Midas civil的體內(nèi)力、體外力、未閉合配合力、施工激活幾大黑箱內(nèi)部結(jié)構(gòu)，徹底將Midas內(nèi)部算法與索結(jié)構(gòu)原理進(jìn)行一一對應(yīng)。用多個(gè)Ansys apdl基礎(chǔ)模型對Ansys的索力張拉方式、生死單元原理、非線性不收斂、零桿剛度遷移問題、斜拉橋施工合龍關(guān)鍵參數(shù)的計(jì)算進(jìn)行了清晰的講解。利用Midas civil和Ansys apdl對比講解無應(yīng)力狀態(tài)法的根本原理。
理論部分展示
第二部分結(jié)合一實(shí)際工程，利用Ansys的參數(shù)編譯能力，對該斜拉橋分別采用位移目標(biāo)優(yōu)化；彎矩目標(biāo)優(yōu)化；索力目標(biāo)優(yōu)化三種自動優(yōu)化算法，得到成橋狀態(tài)的最優(yōu)索力，如下圖所示。最后基于無應(yīng)力狀態(tài)法，采用生死單元功能對本模型進(jìn)行施工流程模擬，確定各階段張拉索力，以及確定合龍過程的壓重和溫度，達(dá)到理想成橋內(nèi)力狀態(tài)。
展開 Ansys Zemax | 內(nèi)窺鏡物鏡系統(tǒng)初始結(jié)構(gòu)的優(yōu)化提升（下）
系統(tǒng)的三種結(jié)構(gòu)對應(yīng)不同的 MTF 表現(xiàn)，因此需要在每個(gè) CONF 操作數(shù)后都添加 MTFT 操作數(shù)以對其相應(yīng)結(jié)構(gòu)的 MTF 進(jìn)行優(yōu)化。對所有的 MTFT 操作數(shù)，在采樣一欄輸入2，波長一欄輸入2（本例中的參考波長），設(shè)置9個(gè)視場（可以根據(jù)實(shí)際需要添加或刪減），空間頻率設(shè)為70，權(quán)重設(shè)為2。
而目標(biāo)值可根據(jù)初始結(jié)構(gòu)的 MTF 數(shù)值來設(shè)置，本例中，內(nèi)窺鏡物鏡系統(tǒng)的初始結(jié)構(gòu)1在70周期 /mm 時(shí)的 MTF 為0.23，則最開始優(yōu)化時(shí)將目標(biāo)值設(shè)為0.3，優(yōu)化后評估值達(dá)到0.3后，再將目標(biāo)值提升為0.4……依此對目標(biāo)值進(jìn)行修改，以漸進(jìn)的方式對系統(tǒng) MTF 進(jìn)行多次優(yōu)化，直到各優(yōu)化操作數(shù)的評估值不再滿足目標(biāo)值，則停止對 MTF 的目標(biāo)值進(jìn)行提升。本例結(jié)構(gòu)1中，70周期 /mm 最終的 MTF 為0.47左右。而對結(jié)構(gòu)2、3的 MTFT 設(shè)置方法與結(jié)構(gòu)1的相同，先觀察初始結(jié)構(gòu)的 MTF，再以漸進(jìn)的方式修改目標(biāo)值對相應(yīng)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。
畸變：本例中沒有對畸變進(jìn)行過多的限制。一般情況下，可使用 DIMX 操作數(shù)（最大畸變值）控制系統(tǒng)中的畸變。輸入相應(yīng)的視場和波長編號，然后再設(shè)定目標(biāo)的畸變值，即可控制畸變不超過目標(biāo)值。本例中，在三個(gè) CONF 操作數(shù)后均插入 DIMA 操作數(shù)，將視場設(shè)為4（最大視場角度），波長一欄設(shè)為2，目標(biāo)值均設(shè)為21（與內(nèi)窺鏡物鏡初始結(jié)構(gòu)原有畸變值非常接近）。優(yōu)化后得到系統(tǒng)三個(gè)結(jié)構(gòu)在最大視場角處的畸變值均為-21%左右。
有效焦距：為了使系統(tǒng)的有效焦距保持一定的大小，需對其進(jìn)行限制。而對于三個(gè)結(jié)構(gòu)來說，有效焦距相同，因此只需在其中一個(gè) CONF 操作數(shù)后插入有效焦距 EFFL 優(yōu)化操作數(shù)。在波長一欄輸入2，目標(biāo)值設(shè)為1.496（與原系統(tǒng)相同）。
展開 ansys 空間結(jié)構(gòu)優(yōu)化的相關(guān)專題、標(biāo)簽、搜索
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