ABAQUS結(jié)構(gòu)優(yōu)化的案例
基于Isight+Abaqus的結(jié)構(gòu)優(yōu)化
2018年9月底，完成了一個(gè)較簡(jiǎn)單基于Isight+Abaqus的結(jié)構(gòu)優(yōu)化項(xiàng)目，基于此，程序可自行迭代計(jì)算，以得到最佳的結(jié)構(gòu)性能。圖片為一簡(jiǎn)單process實(shí)例。
Abaqus中調(diào)用腳本文件完成結(jié)構(gòu)優(yōu)化的設(shè)置
Abaqus自從集成了Tosca的內(nèi)核后，就可以在CAE界面中完成結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)置并計(jì)算結(jié)構(gòu)的最優(yōu)解了，這種優(yōu)化方案的集成使得Abaqus在結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)功能上有了質(zhì)的提高。
最新版發(fā)布的Abaqus在optimization模塊，經(jīng)過(guò)多次版本的完善，已經(jīng)可以設(shè)置許多的優(yōu)化目標(biāo)，但基本的優(yōu)化方式還是三種，分別是topology optimization, shape optimization, bead optimization。其中Topology optimization優(yōu)化方式是拓?fù)?em>優(yōu)化，可以解決優(yōu)化結(jié)構(gòu)的固有頻率、剛度等一系列問(wèn)題，shape optimization主要通過(guò)改變表面的局部形狀，解決表面應(yīng)力過(guò)大的問(wèn)題，bead optimization可以解決鈑金結(jié)構(gòu)件加筋優(yōu)化的問(wèn)題。
本貼主要介紹一下用調(diào)用腳本文件（.py文件）的方式進(jìn)行優(yōu)化任務(wù)（optimization task）的自動(dòng)設(shè)置。所有的設(shè)置在腳本文件里已經(jīng)包含，具體包含設(shè)計(jì)響應(yīng)（design response），設(shè)計(jì)目標(biāo)（objective），約束（constraint）等，根據(jù)實(shí)際需要這些參量都可以有多個(gè)，比如可以有多個(gè)設(shè)計(jì)響應(yīng)，多個(gè)優(yōu)化目標(biāo)和多個(gè)約束等。
調(diào)用腳本文件進(jìn)行優(yōu)化任務(wù)的自動(dòng)設(shè)置的具體方式如下：
1、第一種方式：用run script菜單命令。run script存在于兩個(gè)地方，這兩個(gè)地方都可以調(diào)用腳本文件，如下圖所示，在開始的引導(dǎo)界面里可以使用run script，另一處是菜單file-->run script。
a)從引導(dǎo)界面啟動(dòng)run script
b)從file菜單啟動(dòng)run script
2、第二種方式：采用abaqus PDE界面調(diào)用腳本文件。
展開 【10月19-22日 北京】ABAQUS結(jié)構(gòu)分析優(yōu)化
“ ABAQUS結(jié)構(gòu)分析優(yōu)化“邀請(qǐng)函
一、課程背景：
Abaqus 是一套功能強(qiáng)大的基于有限元方法的工程模擬軟件，其解決問(wèn)題的范圍從相對(duì)簡(jiǎn)單的線性分析到極富挑戰(zhàn)性的非線性模擬等各種問(wèn)題。作為一種通用的模擬工具，Abaqus優(yōu)秀的分析能力和模擬復(fù)雜系統(tǒng)的可靠性，使得Abaqus在汽車、電子、醫(yī)療和家電等行業(yè)被廣泛應(yīng)用，并在大量高科技產(chǎn)品研究中發(fā)揮著巨大的作用。
Abaqus的結(jié)構(gòu)非線性分析包括幾何非線性、邊界非線性和材料非線性等，其中所屬邊界非線性的接觸非線性最為復(fù)雜，比如Abaqus中接觸的基本概念、主要接觸求解法則、極其不連續(xù)的接觸應(yīng)力等，都需要豐富的收斂調(diào)試方法。為使學(xué)員深入了解有限元基本概念，熟練掌握Abaqus軟件的應(yīng)用方法；并通過(guò)使用Abaqus對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，解決研發(fā)中遇到的實(shí)際問(wèn)題，采用講授與研討相結(jié)合，工程實(shí)例分析與優(yōu)化設(shè)計(jì)講解相結(jié)合的模式，對(duì)定制接觸設(shè)置的標(biāo)準(zhǔn)操作流程SOP、注意事項(xiàng)及inp文件的修改與使用技巧進(jìn)行全面講解。
二、增值服務(wù)：
贈(zèng)送定制U盤一個(gè)；
同一單位2人報(bào)名享受9折優(yōu)惠；同一單位3人以上（含）報(bào)名享受8.5折優(yōu)惠；
課程結(jié)束后贈(zèng)送10套學(xué)習(xí)資料；
參訓(xùn)學(xué)員或企業(yè)針對(duì)課程相關(guān)問(wèn)題在課程結(jié)束后也可以得到老師的解答與指導(dǎo)（郵件、微信、電話），作為培訓(xùn)講授的補(bǔ)充。
三、授課專家：
該課程講師是CAEMC-國(guó)際注冊(cè)CAE工程管理咨詢工程師；專職于汽車零部件、3C電子產(chǎn)品分析和優(yōu)化；能熟練運(yùn)用Abaqus軟件，專注于聯(lián)合仿真和復(fù)材分析等，有豐富的培訓(xùn)經(jīng)驗(yàn)和工程經(jīng)驗(yàn)；出版CAE專著4部。
展開 《基于 ABAQUS 的大跨距桁架不同截面模態(tài)分析和結(jié)構(gòu)優(yōu)化》
[ 摘要 ] 針對(duì)某企業(yè)多臺(tái)聯(lián)動(dòng) CNC 車床大跨距桁架機(jī)械手機(jī)身剛度及整機(jī)穩(wěn)定性問(wèn)題，基于 ABAQUS 模態(tài) 分析理論，對(duì)大跨距桁架機(jī)械手橫梁不同橫截面進(jìn)行分析，比較并判別最優(yōu)橫截面材料力學(xué)性能。通過(guò)對(duì) 桁架機(jī)械手橫梁不同橫截面的有限元分析，得出其自振頻率以及前 6 階振型圖。根據(jù)企業(yè)要求，優(yōu)化橫梁 結(jié)構(gòu)，使其在滿足高精度高剛度的要求下，機(jī)構(gòu)重量減輕，滿足企業(yè)生產(chǎn)需求，提高經(jīng)濟(jì)效益。
[ 關(guān)鍵詞 ] ABAQUS；結(jié)構(gòu)優(yōu)化；模態(tài)分析；振動(dòng)；桁架機(jī)械手
0 引言
桁架機(jī)械手是一種建立在直角 X，Y，Z 三 坐標(biāo)系統(tǒng)基礎(chǔ)上 [1]，可以調(diào)整零件位置，或者實(shí) 現(xiàn)零件的軌跡運(yùn)動(dòng)等功能的全自動(dòng)工業(yè)設(shè)備 [2]。大部分桁架機(jī)械手由直線運(yùn)動(dòng)模塊組成 [3-4]。本 文針對(duì)江西贛州某自動(dòng)化加工鐘表企業(yè)，實(shí)現(xiàn)自 動(dòng)抓取加工表殼功能，設(shè)計(jì)出一款適用于多臺(tái) CNC 車床的大跨距桁架機(jī)械手。該系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)三 臺(tái) CNC 車床并行工作，提高工件加工生產(chǎn)效率， 但由于其桁架機(jī)械手縱梁跨度較大，故需要對(duì)其 進(jìn)行桁架結(jié)構(gòu)模態(tài)分析，并需要進(jìn)一步優(yōu)化結(jié)構(gòu)。
本文大跨距桁架機(jī)械手主要由 X 軸橫梁組件、Y軸縱梁組件和支撐立柱等核心部件組成[5-6]。企業(yè)要求大跨距橫梁采用矩形橫截面，故對(duì)其橫 梁截面進(jìn)行優(yōu)化，使其在滿足高精度高剛度的要 求下，機(jī)構(gòu)重量減輕，滿足企業(yè)生產(chǎn)需求，提高 經(jīng)濟(jì)效益。
裝有機(jī)械臂的組件需要在 X 軸橫梁上行走， 在此過(guò)程中，會(huì)對(duì) X 軸橫梁產(chǎn)生一定載荷，在此載荷下，機(jī)身容易發(fā)生變形，需要對(duì)對(duì) X 軸橫梁 進(jìn)行模態(tài)分析，優(yōu)化結(jié)構(gòu)，避免發(fā)生共振 [7-8]。
1 桁架機(jī)械手結(jié)構(gòu)
如圖 1 所示，X，Y，Z 三個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)組件 為桁架機(jī)械手的核心組件，定義規(guī)則遵循笛卡爾 坐標(biāo)系 [9-10]。
展開 
abaqus子結(jié)構(gòu)優(yōu)化
有償求助大佬如何進(jìn)行子結(jié)構(gòu)優(yōu)化，我進(jìn)行優(yōu)化時(shí)老是報(bào)錯(cuò)
基于ABAQUS的銑刀體結(jié)構(gòu)拓?fù)?em>優(yōu)化
基于ABAQUS的銑刀體結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化
Abaqus點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)胞元拓?fù)?em>優(yōu)化
比如，我們期望結(jié)構(gòu)比較抗壓，可以在分析時(shí)將載荷考慮為胞元靜水壓力形式的載荷（僅作用于預(yù)設(shè)的構(gòu)架連接區(qū)域）。
模型的載荷設(shè)置
將用于進(jìn)行胞元拓?fù)?em>優(yōu)化的原體中心置于坐標(biāo)系原點(diǎn)，并施以關(guān)于三個(gè)坐標(biāo)平面的對(duì)稱約束，優(yōu)化設(shè)置的目標(biāo)函數(shù)是應(yīng)變能，使其最小化，約束為體積響應(yīng)，使其最終小于等于10%的初始體積。
胞元優(yōu)化結(jié)果
Abaqus可以按照最佳傳力路徑布置材料，從而優(yōu)化出胞元結(jié)構(gòu)，我們可以將優(yōu)化后的結(jié)構(gòu)導(dǎo)出，用于二次設(shè)計(jì)或有限元分析。
通過(guò)ATOM優(yōu)化的點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)
展開 基于Abaqus和modeFRONTIER的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)優(yōu)化
1、以碳纖維復(fù)合材料工字梁為例，介紹復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的幾何尺寸、鋪層層數(shù)、鋪層順序同步優(yōu)化的方法。
2、軟件：Abaqus、modeFRONTIER
3、Workflow：
4、三個(gè)主要node
5、注意IBeam.py中的路徑
6、文件打包
包括IBm.prj、IBeam.py等。IBm.prj可以用modeFRONTIER直接打開。
壓縮文件中包含一個(gè)PDF文件，為本優(yōu)化例子的詳細(xì)說(shuō)明
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abaqus Isight參數(shù)研究與結(jié)構(gòu)優(yōu)化CH03-Isight優(yōu)化分析
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Abaqus|智能優(yōu)化算法的反演加強(qiáng)筋位置，提升薄壁結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性 ￥50
文章來(lái)源：微信公眾號(hào)“仿真社”，主要分享Abaqus、ANSYS仿真案例，聚焦于結(jié)構(gòu)優(yōu)化、參數(shù)優(yōu)化，二次開發(fā)等領(lǐng)域，歡迎關(guān)注。
本文你將獲得如下干貨：
1. 有限元模型修正法FEMU結(jié)合智能優(yōu)化算法反演了加強(qiáng)筋位置布局的源程序（python程序，可反演位置、厚度、材料參數(shù)，通用反演程序）
2. 參數(shù)化建模的一些技巧；
3. 直接搜索法和智能算法兩種反演方法，以及了解他們的優(yōu)勢(shì)所在；
1.導(dǎo)讀
薄壁結(jié)構(gòu)最常見的失效方式是屈曲（失穩(wěn)）。為了避免此類結(jié)構(gòu)發(fā)生屈曲現(xiàn)象，可以使用加強(qiáng)筋，加強(qiáng)筋可增加結(jié)合面的強(qiáng)度。屈曲臨界載荷是衡量結(jié)構(gòu)發(fā)生屈曲現(xiàn)象的最小載荷，由下式?jīng)Q定：
為屈曲載荷因子，F(xiàn)為外載荷。由上式可知，在外載一定的時(shí)候，臨街載荷與屈曲載荷因子成正比，而屈曲載荷因子與加強(qiáng)筋的位置有關(guān)。因此為了提高結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，需要找到加強(qiáng)筋的最優(yōu)位置使得該結(jié)構(gòu)擁有最大屈曲載荷因子。
尋找最優(yōu)位置的問(wèn)題是一個(gè)反問(wèn)題，可通過(guò)優(yōu)化算法來(lái)獲到最優(yōu)解。差分進(jìn)化算法是一種全局智能優(yōu)化算法，是遺傳算法的變體，可高效獲得最優(yōu)解。本文使用智能優(yōu)化算法對(duì)位置參數(shù)進(jìn)行了反演并使用遍歷搜索優(yōu)化算法來(lái)進(jìn)行了對(duì)比。
2.問(wèn)題描述
針對(duì)圖1優(yōu)化前所示結(jié)構(gòu)，優(yōu)化軸向4個(gè)加強(qiáng)筋位置，使得屈曲載荷因子最大。圓筒高400mm，圓筒直徑為400mm,薄壁厚1mm,加強(qiáng)筋厚2mm。圓筒在頂端受到大小為500N，方向?yàn)?y方向的集中力。
圖1 帶有加強(qiáng)筋的圓筒模型
通過(guò)差分進(jìn)化優(yōu)化算法獲得的加強(qiáng)筋均勻分布在圓筒的四周，是不是很符合力學(xué)認(rèn)知？
3. 代碼詳解
這一部分將結(jié)合代碼詳細(xì)展現(xiàn)如何實(shí)現(xiàn)這一過(guò)程的技術(shù)細(xì)節(jié)以及智能優(yōu)化算法的優(yōu)勢(shì)。
展開 abaqus Isight參數(shù)研究與結(jié)構(gòu)優(yōu)化CH04-Data matching參數(shù)擬合
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ABAQUS超單元法（子結(jié)構(gòu)法）在多學(xué)科優(yōu)化中的應(yīng)用
這樣一種操作方法，稱之為超單元法（或子結(jié)構(gòu)法）?；蛘呓兄苯泳仃囕斎敕?。這些表達(dá)就是所謂的超單元。而整體模型除去超單元的部分稱為殘余結(jié)構(gòu)。
超單元一個(gè)最有意義的用處便是大幅降低計(jì)算花費(fèi)，提升分析效率。利用有限的計(jì)算資源完成計(jì)算更為龐大的分析。超單元可以大幅降低整體模型的自由度，所以計(jì)算量相對(duì)更低，可以用來(lái)做一些更為復(fù)雜的分析。
尤其是對(duì)于多學(xué)科優(yōu)化及輕量化優(yōu)化分析時(shí)，有效地規(guī)劃計(jì)算資源的使用可以大大提升優(yōu)化效率。對(duì)于多學(xué)科優(yōu)化時(shí)，無(wú)論是直接優(yōu)化還是使用代理模型優(yōu)化都需要大量的計(jì)算。這就對(duì)計(jì)算資源提出了更高的要求。而使用超單元法則會(huì)大大提高計(jì)算效率。
之前，介紹了超單元法在NVH分析中的應(yīng)用。即在副車架多學(xué)科輕量化優(yōu)化時(shí)安裝點(diǎn)動(dòng)剛度時(shí)便使用了超單元法。求解器使用了Optistruct。
鏈接：超單元法在多學(xué)科優(yōu)化分析中的應(yīng)用
本文介紹一下ABAQUS超單元法（子結(jié)構(gòu)法）在優(yōu)化分析及輕量化優(yōu)化分析中的應(yīng)用。
ABAQUS中在如下的分析類型中子結(jié)構(gòu)法應(yīng)用沒(méi)有任何限制：static、dynamic、frequency、complex frequency、steady state dynamics。而在modal dynamic、Response spectrum、random Response分析中無(wú)法進(jìn)行縮減自由度的恢復(fù)。
在剛強(qiáng)度CAE分析中，ABAQUS主要用于進(jìn)行非線性的分析計(jì)算，包括抗凹、車門下掉、Slam、拖鉤、千斤頂（抱具）等分析。當(dāng)然還有的用于整車強(qiáng)度分析，整車碰撞分析的。本文以一個(gè)千斤頂分析為例介紹ABAQUS超單元法在結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析中的應(yīng)用。
展開 結(jié)構(gòu)優(yōu)化案例1—L型結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)（減重）
4.3.1 應(yīng)力水平
圖 14優(yōu)化前后應(yīng)力水平比較
觀察整體結(jié)構(gòu)各部位的應(yīng)力水平，可以看到幾個(gè)問(wèn)題：
原始結(jié)構(gòu)主要承力部分Mise應(yīng)力為230MPa，閑置部分Mise應(yīng)力為50MPa；優(yōu)化后結(jié)構(gòu)主要承力部分Mise應(yīng)力415Mpa，閑置部分170MPa。這個(gè)體現(xiàn)了輕量化設(shè)計(jì)的一個(gè)核心：將分擔(dān)給閑置（應(yīng)力水平較小）部分的承載施加到主傳力路徑，相當(dāng)于“能者多勞”。但是在這種模式下，結(jié)構(gòu)應(yīng)力達(dá)到415MPa（假設(shè)400MPa為屈服極限），這時(shí)候我們?cè)撛趺崔k？
拓?fù)渥鳛橐粋€(gè)優(yōu)化問(wèn)題，我們想要找到最優(yōu)解，但是軟件給的結(jié)果真的是最優(yōu)的嗎，還是只是較優(yōu)？（考慮下優(yōu)化后仍有一定的“閑置”部分）
很多做分析的伙伴看到那個(gè)拐角肯定會(huì)很不舒服，那的確是個(gè)不合理的結(jié)構(gòu)。但是對(duì)于該問(wèn)題，如何找到拐角處的合理結(jié)構(gòu)？在該例中再加上應(yīng)力約束是否是一種較好的方法？（分析一個(gè)復(fù)雜問(wèn)題的時(shí)候我們往往會(huì)留主和分解，考慮下優(yōu)化）
4.3.2 剛度情況
圖 15優(yōu)化前后剛度比較
剛度情況我們可以通過(guò)結(jié)構(gòu)的最大位移簡(jiǎn)單比較，可以看到原始結(jié)構(gòu)最大位移0.0924mm，優(yōu)化后結(jié)構(gòu)0.158mm。于是就有人問(wèn)了，我優(yōu)化這個(gè)結(jié)構(gòu)的剛度，為什么整體剛度反而降低了？這是一個(gè)簡(jiǎn)單但是很重要的問(wèn)題，體現(xiàn)了我們何時(shí)知道需要優(yōu)化以及怎么去優(yōu)化。
展開 基于Abaqus優(yōu)化模塊的汽車擺臂的拓?fù)?em>優(yōu)化 ￥8
概述
目前的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)大多靠經(jīng)驗(yàn)，規(guī)劃幾種設(shè)計(jì)方案，結(jié)合CAE 分析擇優(yōu)選取，但規(guī)劃的設(shè)計(jì)方案并不一定是最優(yōu)方案，故本文講解應(yīng)用Abaqus 進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化中的拓?fù)?em>優(yōu)化設(shè)計(jì)。
2. 優(yōu)化設(shè)計(jì)基礎(chǔ)
2.1 結(jié)構(gòu)優(yōu)化
結(jié)構(gòu)優(yōu)化是一種對(duì)有限元模型進(jìn)行多次修改的迭代求解過(guò)程，此迭代基于一系列約束條件向設(shè)定目標(biāo)逼近，Abaqus 優(yōu)化程序就是基于約束條件， 通過(guò)更新設(shè)計(jì)變量修改有限元模型，應(yīng)用Abaqus進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，讀取特定求解結(jié)果并判定優(yōu)化方向。
Abaqus提供了兩種基于不同優(yōu)化方法的用于自動(dòng)修改有限元模型的優(yōu)化程序：拓?fù)?em>優(yōu)化（Topology optimization）和形狀優(yōu)化（Shape optimization）。兩種方法均遵從一系列優(yōu)化目標(biāo)和約束。
2.2 拓?fù)?em>優(yōu)化
拓?fù)?em>優(yōu)化是在優(yōu)化迭代循環(huán)中，以最初模型為基礎(chǔ)，在滿足優(yōu)化約束（比如最小體積或最大位移）的前提下，不斷修改指定優(yōu)化區(qū)域單元的材料屬性（單元密度和剛度），有效地從分析模型中移走單元從而獲得最優(yōu)設(shè)計(jì)。其主體思想是把尋求結(jié)構(gòu)最優(yōu)的拓?fù)鋯?wèn)題轉(zhuǎn)化為對(duì)給定設(shè)計(jì)區(qū)域?qū)で笞顑?yōu)材料的分布問(wèn)題。
Abaqus拓?fù)?em>優(yōu)化提供了兩種算法：通用算法（General Algorithm）和基于條件的算法（Condition-based Algorithm ）。
通用拓?fù)?em>優(yōu)化算法是通過(guò)調(diào)整設(shè)計(jì)變量的密度和剛度以滿足目標(biāo)函數(shù)和約束，其較為靈活，可以應(yīng)用到大多數(shù)問(wèn)題中。相反，基于條件的算法則使用節(jié)點(diǎn)應(yīng)變能和應(yīng)力作為輸入數(shù)據(jù)，不需要計(jì)算設(shè)計(jì)變量的局部剛度，其更為有效，但能力有限。兩種算法達(dá)到優(yōu)化目標(biāo)的途徑不同，Abaqus 默認(rèn)采用的是通用算法。
3.
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