ansys結(jié)構(gòu)優(yōu)化算法
關(guān)注創(chuàng)建者：王靖雯 創(chuàng)建時(shí)間：2023-03-08
ansys結(jié)構(gòu)優(yōu)化算法的視頻教程
Isight耦合ANSYS APDL優(yōu)化分析案例及算法講解
sight中有很多算法，比如拉丁超立方、多島遺傳算法、多目標(biāo)優(yōu)化算法 等等，共計(jì)十幾種算法，相信大家在學(xué)習(xí)中一定犯暈。其實(shí)這么多算法中，按大類分的話包括：試驗(yàn)設(shè)計(jì)、梯度優(yōu)化、直接搜索、全局優(yōu)化及多目標(biāo)優(yōu)化五類，各類優(yōu)化算法有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，對(duì)于我們初級(jí)、中級(jí)使用者來(lái)說(shuō)，只要學(xué)會(huì)選擇相應(yīng)算法即可，而不必過(guò)于糾結(jié)各類算法的原理。 https://mp.weixin.qq.com/s?
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ANSYS-WorkBench基礎(chǔ)教程 基于子模型的三通管焊縫處結(jié)構(gòu)優(yōu)化
本課程以石化/水利行業(yè)常見(jiàn)的三通管為例，首先以殼單元對(duì)三通管進(jìn)行分析，通過(guò)構(gòu)建子模型（Shell-Solid）的方式，針對(duì)三通管焊縫處，建立細(xì)致的三維模型，解決焊縫處存在的奇異性問(wèn)題，對(duì)三通管焊縫處進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化。
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ansys結(jié)構(gòu)優(yōu)化算法的實(shí)例教程
在結(jié)構(gòu)拓?fù)?em>優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展過(guò)程中出現(xiàn)了許多優(yōu)化算法，其中確定性的算法主要有優(yōu)化準(zhǔn)則法(OC：Optimality Criteria Method)和數(shù)學(xué)規(guī)劃法(MP：Mathematical Programming)。這里將從兩方面比較OC算法和隸屬于MP算法的“移動(dòng)漸進(jìn)線方法”(MMA: Method of Moving Asymptotes)。
OC算法從一個(gè)空間的一個(gè)初始設(shè)計(jì)點(diǎn)出發(fā)，著眼于每次迭代應(yīng)滿足的優(yōu)化條件，依據(jù)迭代公式
來(lái)得到一個(gè)改進(jìn)的設(shè)計(jì)
，而無(wú)需再考慮目標(biāo)函數(shù)和約束條件的信息狀態(tài)；
MMA算法，它也從空間的一個(gè)初始設(shè)計(jì)點(diǎn)
出發(fā)，沿著某個(gè)搜索方向
以適當(dāng)步長(zhǎng)
的迭代格式
，實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)計(jì)變量的修改，以獲得
的值。
以一個(gè)一般的對(duì)于多元函數(shù)的不等式約束優(yōu)化問(wèn)題為例：
其中，
為設(shè)計(jì)變量，受到m個(gè)不等式約束。
OC算法：
首先構(gòu)造拉格朗日函數(shù)，將有約束的非線性優(yōu)化問(wèn)題轉(zhuǎn)化為無(wú)約束的優(yōu)化問(wèn)題。
其確定最優(yōu)點(diǎn)主要是根據(jù)Kuhn-Tucker條件（駐值條件）
通過(guò)引入兩個(gè)人工參數(shù)，阻尼因子
以及移動(dòng)極限常數(shù)
，使迭代過(guò)程穩(wěn)定。一般采用如下迭代更新形式：
MMA算法：
MMA方法更適于處理目標(biāo)函數(shù)復(fù)雜且具有多約束的拓?fù)?em>優(yōu)化問(wèn)題，只要求約束函數(shù)對(duì)設(shè)計(jì)變量的微分可以通過(guò)解析或者數(shù)值方法求得，對(duì)復(fù)雜的拓?fù)?em>優(yōu)化問(wèn)題，MMA方法具有更好的適定性。MMA方法通過(guò)引入移動(dòng)漸近線，將隱式的優(yōu)化問(wèn)題轉(zhuǎn)化成一系列顯式的更為簡(jiǎn)單的嚴(yán)格凸的近似子優(yōu)化問(wèn)題，在每一步迭代中，通過(guò)求解一個(gè)近似的凸的子問(wèn)題
來(lái)獲得新的設(shè)計(jì)變量，而不像OC方法那樣直接通過(guò)一種顯式的啟發(fā)式的迭代格式來(lái)獲得新的設(shè)計(jì)變量。
展開 優(yōu)化問(wèn)題的目標(biāo)是整體結(jié)構(gòu)的剛度最大，實(shí)現(xiàn)方法是使整體結(jié)構(gòu)的總應(yīng)變能最小，約束包括體積約束和設(shè)計(jì)變量的上下限約束。結(jié)構(gòu)桿件的初始橫截面是通過(guò)體積約束確定的。算法的優(yōu)化列式如下：
圓環(huán)優(yōu)化的命令流如下（收費(fèi)內(nèi)容，也可以聯(lián)系qq：290539594）.
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(shuō)明：零階方法，一階方法，隨機(jī)搜索法，等步長(zhǎng)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(jiàn)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(wèn)題轉(zhuǎn)換為非約束的優(yōu)化問(wèn)題。
逼近方法：
本方法中，程序用曲線擬合來(lái)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(guò)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。可以指定線性擬合，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(jiàn)ANSYS Theory Reference。
轉(zhuǎn)換為非約束問(wèn)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(wèn)題就成為約束的優(yōu)化問(wèn)題。ANSYS程序?qū)⑵滢D(zhuǎn)化為非約束問(wèn)題，因?yàn)楹笳叩淖钚』椒ū惹罢吒行省＾D(zhuǎn)換是通過(guò)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 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(lái)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(guò)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(guò)“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 
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ansys結(jié)構(gòu)優(yōu)化算法的最新內(nèi)容
今日16:00，Ansys官方『Ansys 結(jié)構(gòu)輕量化優(yōu)化設(shè)計(jì)解決方案及案例分析』介紹Ansys Mechanical拓?fù)鋬?yōu)化仿真解決方案，以及輕量化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的工程案例分析，感興趣的下滑預(yù)約學(xué)習(xí)??
時(shí)間：5月12日（星期二），16:00-17:00
內(nèi)容簡(jiǎn)介：
1. Ansys Mechanical 拓?fù)鋬?yōu)化仿真解決方案
2.輕量化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)案例分析
講師：
<p class="ql-align-justify">Ansys 5月應(yīng)用系列線上研討會(huì)共10場(chǎng)，主題覆蓋AI+優(yōu)化、光學(xué)、電弧、熱管理、材料決策…等主題，希望幫助工程師深入掌握仿真能力的應(yīng)用價(jià)值，精彩內(nèi)容持續(xù)全年，歡迎大家報(bào)名參與！</p><p>歡迎加入直播交流聊，獲取專屬開播提醒、直播回放、直播PPT及完整日程實(shí)時(shí)更新，干貨不錯(cuò)過(guò)！</p><p class="ql-align-center">
ANSYS Workbench 形貌優(yōu)化主要是針對(duì)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
在ansys workbench中拓?fù)鋬?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)鋬?yōu)化分析的過(guò)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)鋬?yōu)化的邊界條件設(shè)置如下，設(shè)置對(duì)應(yīng)的優(yōu)化區(qū)域，載荷約束條件區(qū)域?yàn)榉莾?yōu)化區(qū)域，設(shè)置最大應(yīng)力和去除質(zhì)量的約束條件
橋梁體系演變史上，索結(jié)構(gòu)貫穿始與終。對(duì)索結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的掌握程度，也是區(qū)分橋梁工程師水平的一大關(guān)鍵，它是趁手的玩具，還是扎手的荊棘，關(guān)鍵在于對(duì)索結(jié)構(gòu)本質(zhì)的理解。
涉及索的三種主要橋梁結(jié)構(gòu)體系
斜拉橋效率高、跨越能力大，大家見(jiàn)的多、做的多，但是由多個(gè)三角幾何形成如此簡(jiǎn)單造型的斜拉橋，在設(shè)計(jì)上卻帶給廣大工程師如此多的困惑，往往一點(diǎn)設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)上的變化，就會(huì)帶來(lái)計(jì)算結(jié)果的震蕩，原本可行的方法突然失去了普適性
系統(tǒng)性能提升
根據(jù)上篇的內(nèi)窺鏡系統(tǒng)分析，我們可以從四個(gè)方面對(duì)內(nèi)窺鏡物鏡系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化：元件間距、圓錐系數(shù)、MTF 值以及畸變值。點(diǎn)擊優(yōu)化-評(píng)價(jià)函數(shù)編輯器以設(shè)置具體的評(píng)價(jià)函數(shù)。（聯(lián)系我們獲取文章附件）
首先，用三個(gè) CONF 操作數(shù)將評(píng)價(jià)函數(shù)編輯器分為三個(gè)部分，在第一個(gè) CONF 操作數(shù)的結(jié)構(gòu)#一欄輸入1，即在此操作數(shù)后插入的后續(xù)操作數(shù)均用于對(duì)結(jié)構(gòu)1進(jìn)行優(yōu)化；在所有關(guān)于第一個(gè)結(jié)構(gòu)的操作數(shù)后
概述
本文分為內(nèi)窺鏡系統(tǒng)簡(jiǎn)介、主要結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)分析、性能提升和總結(jié)五個(gè)部分，介紹了內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)，并討論了如何在 OpticStudio 中根據(jù)內(nèi)窺鏡物鏡系統(tǒng)的初始結(jié)構(gòu)進(jìn)行像差分析，以及如何對(duì)其進(jìn)行后續(xù)的優(yōu)化提升。(聯(lián)系我們獲取文章附件)
內(nèi)窺鏡系統(tǒng)簡(jiǎn)介
內(nèi)窺鏡系統(tǒng)作為具有光學(xué)鏡頭、圖像傳感器、光源照明、機(jī)械裝置等多重組件的光學(xué)系統(tǒng)，一般來(lái)說(shuō)可以分為醫(yī)用內(nèi)窺鏡和工業(yè)內(nèi)窺鏡
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)鋬?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)鋬?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
本文工作中，在對(duì)點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)用到了一種文獻(xiàn)中提到的方法移動(dòng)閾值切面法（MIST 方法），基于 MIST 方法提出了點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)的尺寸優(yōu)化算法。因此，本小節(jié)對(duì) MIST 方法作簡(jiǎn)要介紹。MIST 方法是仝立勇教授等在 2014 年提出的一種新的拓?fù)鋬?yōu)化方法。MIST 方法通過(guò)定義一種目標(biāo)函數(shù)的近似響應(yīng)函數(shù)來(lái)判斷設(shè)計(jì)變量的更新方向（變大或變小）而不強(qiáng)調(diào)不同變量之間更新步長(zhǎng)的差異。已經(jīng)證明
