ansys 響應(yīng)面 優(yōu)化的案例
利用ANSYS WORKBENCH平臺的響應(yīng)面優(yōu)化暨Icepak評估125kw儲能變流器散熱方案
在ANSYS WORKBENCH內(nèi)建立響應(yīng)面優(yōu)化任務(wù)
如上圖，模塊IGBT位置固定，下部銅板尺寸固定，熱管截面尺寸固定。散熱器截面寬和總高固定。機(jī)箱尺寸和風(fēng)扇位置固定。確定以下輸入?yún)?shù)：(1)散熱器Z向起始坐標(biāo): hs_start；(2)熱管Z向起始坐標(biāo): hs_start+5 ；(3)熱管Z向終止坐標(biāo): hs_end-5 ； (4)散熱器Z向終止坐標(biāo): hs_end ； (5)散熱器底板厚度: base； (6)散熱器齒間距：spacing；(7)散熱器齒厚：thick 。
無熱管方案時需在Icepak模型中抑制熱管和銅板，為此建模時緊貼模塊IGBT下部增加一零件：輔助鋁板。X向
厚度為“銅板+熱管”厚度。 Z向起始和終止坐標(biāo)同散熱器。Y向起始坐標(biāo)同散熱器。Y向終止坐標(biāo)為第八個參數(shù): al_end。使輔助鋁板的優(yōu)先級高于散熱器、熱管和銅板。
確定4個輸出參數(shù): (1)最高溫度(IGBT結(jié)溫): max-temp；(2)散熱器質(zhì)量: mass-heatsink,；(3)輔助鋁板質(zhì)量：mass-al-plate； (4)散熱器總質(zhì)量： mass-heatsink+mass-al-plate (見后)。
根據(jù)機(jī)箱尺寸和鋁擠、鏟齒各自的工藝條件，確定輸入?yún)?shù)變化范圍：
在ANSYS WORKBENCH內(nèi)建立響應(yīng)面優(yōu)化任務(wù)如下圖，只需一個熱模型，根據(jù)輸入?yún)?shù)的不同組合可建立任意多優(yōu)化項目。從左至又依次為：鏟齒散熱器+熱管，鏟齒散熱器 (無熱管) ，鋁擠散熱器(無熱管) ， 鋁擠散熱器+熱管。
如下圖，Parameter set內(nèi)建立復(fù)合輸出參數(shù) P11=P9+P10，即前述散熱器總質(zhì)量。
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案例描述：冷熱水混合器使用Fluent進(jìn)行流體分析，使用DesignXplorer進(jìn)行響應(yīng)面優(yōu)化。
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workbench結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計可以分為兩類：拓?fù)?em>優(yōu)化和參數(shù)優(yōu)化。
本文內(nèi)容：
workbench參數(shù)優(yōu)化之響應(yīng)面優(yōu)化實例詳解
下文目錄：
一：建模與參數(shù)設(shè)置
二：加載與參數(shù)設(shè)置
三：參數(shù)優(yōu)化之響應(yīng)面優(yōu)化
響應(yīng)面優(yōu)化經(jīng)典文獻(xiàn)
響應(yīng)面<BR><Font color=#FF0000><B>.PS.:</B>該帖附件于2007-07-29 09:06:25被sgy800評為4星級，為發(fā)貼者加分80。
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workbench結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計可以分為兩類：拓?fù)?em>優(yōu)化和參數(shù)優(yōu)化。
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workbench參數(shù)優(yōu)化之響應(yīng)面實例詳解
下文目錄：
一：建模與參數(shù)設(shè)置
二：加載與參數(shù)設(shè)置
三：參數(shù)優(yōu)化之響應(yīng)面
基于有限元法和響應(yīng)面優(yōu)化的的通訊電源鈑金件精細(xì)設(shè)計
在PRO/E中定義4個傳遞給ANSYS WORKBENCH的尺寸參數(shù)，分別是：后支撐切斷長度(圖9標(biāo)記A)，前支撐切斷長度(圖10標(biāo)記B)，橫梁截面寬度和高度如圖11。
在DESIGN MODELLER中導(dǎo)入PRO/E模型后，可見4個尺寸參數(shù)也被導(dǎo)入如圖12。抽取中間面，在橫梁上建立4個印記面作為PCB重量的作用面。在MECHANICAL內(nèi)指定邊界條件和載荷如圖13，并設(shè)置輸出參數(shù)：前支撐質(zhì)量、后支撐質(zhì)量、橫梁質(zhì)量、最大變形量、最大等效應(yīng)力。
如圖14，Parameter Set中設(shè)置總質(zhì)量參數(shù)P101，數(shù)值等于前支撐、后支撐、2個橫梁的質(zhì)量之和。建立響應(yīng)面優(yōu)化任務(wù)如圖15。根據(jù)主功率PCB安裝情況，指定尺寸參數(shù)的變化范圍如圖16：前支撐切斷長度50~120，后支撐切斷長度240~312，橫梁截面寬度14~30，橫梁截面高度6~13。
更新后，獲得25個DOE設(shè)計點的輸出參數(shù)指定結(jié)果：零件質(zhì)量，最大變形，最大等效應(yīng)力如圖17。
擬合度曲線如圖18，可見響應(yīng)面預(yù)測與實驗設(shè)計點匹配的很好。如圖19，設(shè)置優(yōu)化目標(biāo)：總質(zhì)量(參數(shù)P101)最小。設(shè)置約束：最大變形<0.1mm，最大等效應(yīng)力<156MPa(熱鍍鋅板材料屈服強度235MPa/1.5)。
優(yōu)化結(jié)果如圖20：前支撐切斷長度50.7，后支撐切斷長度281.5，橫梁截面寬度14.7，橫梁截面高度7.6，總質(zhì)量0.43254kg，最大變形0.0899mm，最大等效應(yīng)力15.656MPa。
在MECHANICAL中驗證計算，最大變形如圖21，最大等效應(yīng)力如圖22。RRO/E中更新結(jié)果如圖23。
PCB支撐新舊設(shè)計的實物對比如圖24和圖25。新設(shè)計的鈑金支撐可承載PCB全部質(zhì)量如圖26。
展開 ANSYS workbench吊鉤響應(yīng)面分析 ￥10
本案例適合哪些人學(xué)習(xí)：
1、學(xué)習(xí)型仿真工程師
2、理工科院校學(xué)生
你會得到什么：
1、學(xué)習(xí)吊鉤的三維模型處理
2、學(xué)習(xí)吊鉤響應(yīng)面分析步的建立
3、學(xué)習(xí)吊鉤響應(yīng)面分析的載荷施加
4、學(xué)習(xí)吊鉤響應(yīng)面載荷的施加
案例介紹：
所使用軟件為ANSYS workbench2020R2.
案例介紹了ANSYS workbench 吊鉤響應(yīng)面分析。
本案例完整得提供了分析相關(guān)所有分析文件。
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Ansys Zemax | 如何對中間面進(jìn)行優(yōu)化
這篇文章將演示如何使用默認(rèn)的評價函數(shù)（merit function）工具和IMSF操作數(shù)（operand）對任意面進(jìn)行優(yōu)化。
下載
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簡介
在模擬軟件中構(gòu)建光學(xué)系統(tǒng)時，有時會必須對特定中間面（intermediate surface）進(jìn)行優(yōu)化的情形。步槍上的狙擊鏡系統(tǒng)就是一個具代表性的例子。這個系統(tǒng)將物體放置在無窮遠(yuǎn)處，并配合人眼的位置將入射光匯聚成像。此時，為了達(dá)到最好的聚焦結(jié)果，系統(tǒng)會對非原始成像面的某特定光學(xué)面的影像質(zhì)量有較高的要求。為了解決類似的問題，OpticStudio提供了一個好用的工具：IMSF操作數(shù)。
在評價函數(shù)編輯器（merit function editor）中，IMSF重新定義了像面（image surface）。如此一來，系統(tǒng)的成像可以在用戶偏好的中間面（intermediate surface）進(jìn)行優(yōu)化，而不再被局限于真實的像面（true image surface）。這篇文章將說明IMSF操作數(shù)的使用步驟及注意事項。
IMSF 操作數(shù)
位于評價函數(shù)編輯器（Merit Function Editor）中的優(yōu)化精靈（Optimization Wizard）會根據(jù)現(xiàn)有的像面（即Lens Data Editor中最后的面）參數(shù)建立評價函數(shù)。舉例而言，RMS光斑尺寸（spot size）優(yōu)化函數(shù)針對光斑大小進(jìn)行評估時，會選擇最后一面為像面。而RMS波前（wavefront）優(yōu)化函數(shù)，則需要根據(jù)光線在出瞳（exit pupil）的表現(xiàn)進(jìn)行計算。綜合上述，在使用IMSF操作數(shù)時，像面不再是系統(tǒng)的最后一面，在這種情況下出瞳就必須被重新定義。
使用IMSF優(yōu)化操作數(shù)時，我們可以針對系統(tǒng)中任意面進(jìn)行評價函數(shù)的計算。
展開 Ansys Zemax | 利用 TrueFreeForm 面進(jìn)行網(wǎng)格自由曲面的優(yōu)化
在這篇文章中，我們將演示如何使用 OpticStudio 的 TrueFreeForm 面，設(shè)計AR/VR設(shè)備中的人眼追跡系統(tǒng)（eye-tracking subsystem），這個系統(tǒng)通常位于裝置的楔形透鏡結(jié)構(gòu)中。此外，為了完成子孔徑（sub-aperture）矢高（sag）的優(yōu)化，我們會透過優(yōu)化 TrueFreeForm 面的網(wǎng)格矢高（grid-based sag）以達(dá)成目標(biāo)。在優(yōu)化的過程中，人眼追跡系統(tǒng)的影像質(zhì)量可以隨之提升。
簡介
在 OpticStudio 中，TrueFreeForm 面屬于序列模式下的一種面型。此表面結(jié)合了多項式（Polynomial）和網(wǎng)格矢高兩種面型的特性。另外，以 TrueFreeForm 面進(jìn)行設(shè)計時，我們還可以對網(wǎng)格矢高中的每個點為目標(biāo)，并且以非參數(shù)化（non-parameterized）的方式進(jìn)行矢高的優(yōu)化。當(dāng)用戶想以局部區(qū)域為優(yōu)化目標(biāo)，或是多項式函數(shù)無法完整呈現(xiàn)矢高架構(gòu)時，TrueFreeForm 面會是我們的好選擇。
背景知識
在使用 TrueFreeForm 面進(jìn)行設(shè)計時，我們能以多項式函數(shù)的型式，如雙錐 toroidal （biconic toroidal）、偶次項非球面（even asphere）、Zernike標(biāo)準(zhǔn)矢高（Zernike standard polynomial）、擴(kuò)展多項式（extended polynomial）以及網(wǎng)格矢高定義的方式設(shè)定矢高。
展開 專訪陽光電源武文杰博士：仿真驅(qū)動創(chuàng)新，多物理場技術(shù)引領(lǐng)新能源設(shè)備可靠性飛躍
Ansys與陽光電源等行業(yè)領(lǐng)袖的深度合作，正不斷突破技術(shù)邊界，解決工程實踐中的棘手難題。
在Ansys2025全球仿真大會中國站現(xiàn)場，技術(shù)鄰有幸邀請到陽光電源中央研究院仿真主管（結(jié)構(gòu)仿真資深工程師）武文杰博士，請他分享在結(jié)構(gòu)及熱力學(xué)仿真領(lǐng)域的寶貴經(jīng)驗，并深入探討Ansys技術(shù)平臺如何助力陽光電源應(yīng)對多物理場耦合挑戰(zhàn)，賦能產(chǎn)品高效研發(fā)。
技術(shù)鄰：武博士可以先做個自我介紹，方便技術(shù)鄰平臺用戶了解您。
武文杰：好的，我是來自陽光電源中央研究院的仿真工程師武文杰，之前是在美的從事了5年的仿真工作，21年來到陽光電源，一直從事結(jié)構(gòu)仿真和熱力學(xué)仿真的工作。我們部門主要的核心任務(wù)，是通過仿真的手段，進(jìn)行產(chǎn)品的故障改善和復(fù)現(xiàn)，并驅(qū)動產(chǎn)品的正向設(shè)計，最終目標(biāo)是助力產(chǎn)品實現(xiàn)高效、高質(zhì)量的研發(fā)。
技術(shù)鄰：在光伏逆變器IGBT模塊的連接可靠性仿真中，您和團(tuán)隊遇到的最大技術(shù)挑戰(zhàn)是什么？Ansys的哪些功能幫助您突破了這些瓶頸？
武文杰：最大的挑戰(zhàn)來自于IGBT模塊中Pin針結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性優(yōu)化。Pin針自身的設(shè)計變量非常多，例如三個折彎的角度、兩個折彎的圓角、以及厚度和寬度等尺寸。這些變量的組合數(shù)量巨大，幾乎無法通過手動更改來進(jìn)行有效的優(yōu)化設(shè)計，這成為了我們當(dāng)時最大的瓶頸。
Ansys為我們提供了一個完美的解決方案。它的參數(shù)化優(yōu)化功能能夠與我們的專業(yè)建模軟件Creo進(jìn)行無縫集成，從而實現(xiàn)從參數(shù)化建模到參數(shù)化自動尋優(yōu)的完整流程。再借助Ansys自身的響應(yīng)面優(yōu)化工具，我們可以快速、自動地找到最優(yōu)的設(shè)計方案，這正是幫助我們突破此技術(shù)瓶頸的關(guān)鍵。
技術(shù)鄰：IGBT模塊的可靠性涉及電-熱-力多物理場耦合。請問Ansys的多物理場仿真平臺如何幫助您更精準(zhǔn)地模擬這種復(fù)雜的相互作用？
武文杰：過去我們常做單場仿真，比如熱仿真時就簡單給定一個損耗值來計算散熱。
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