快速優化設計的案例
快速便捷的水泵優化設計工具
天下武功，唯快不破，快速高效對于企業來講依然是攻城略地的利器，在水泵行業，水泵的水力設計和新產品的優化升級對任何水泵廠家都是頭疼的事情，因為傳統的水泵優化設計，都要從木模圖轉化為三維，再根據水泵的三維造型進行調整，劃分網格，進行cfd計算，根據cfd計算結果進行反復的調整，具體步驟如圖1所示：
圖1 水泵優化設計流程
圖1中的優化迭代如果利用人工進行設計的話，會耗費大量的時間，如果能利用程序，進行快速的迭代優化，會節省大量的時間，實現水泵產品的快速優化設計。為此我們基于“極坐標”線上智能工業設計系統開發了一款智能化的水泵設計工具，實現水泵的快速優化設計。具體的實現方法如下：
1、 輸入水泵的設計參數；
2、 對后臺自動生成的子午流道，進出口角，葉片厚度等進行細化調整；
3、 對設計好的葉輪進行cfd計算，根據cfd計算結果進行性能優化。
以上所有的調整，只需要點擊鼠標即可快速完成，剩下的留給網站后臺進行計算，工程師只需要在固定的時間查看一下優化結果即可。
圖2設計參數的輸入
圖3 葉片翼型的調整
圖4 蝸殼形狀的調整
圖5 水泵性能的cfd計算
使用水泵設計工具，能大大提高工程師的設計效率，提高廠家對新產品的開發速度，從而占得先機，在快速激烈的市場競爭中立于不敗之地。
展開 Ansys Speos | Optimization小工具快速優化設計
概述
優化是一個有助于找到一個光學系統的最佳解決方案的實驗過程，它主要是利用參數的變化而試圖達到預期的結果。在Speos 2023 R2中提供三種可供選擇的方法來執行此類分析。第一個是基于workbench創建的優化，可以參考文章（基于Ansys Workbench和Speos的準直全反射透鏡優化設計案例），第二種使用optiSLang及其強大的優化功能，在optiSLang種直接調用Ansys Speos求解器，訪問發布的參數，設計識別最重要的輸入參數，多目標優化在不同目標之間進行權衡，第三種是利用嵌入到Speos中的優化工具optimization，允許基于隨機算法Random search設置一個優化，以研究不同參數集對仿真結果的影響。
本案例講述使用Speos optimization 優化工具，快速優化設計。為描述案例講解過程，首先對optimization工具的參數進行詳細解釋。
優化模式
Speos optimization優化功能提供三種優化模式: Random Search隨機搜索算法是一種基于隨機的全局優化方法，優值提供函數定義優化的收斂過程，Minimize允許獲得盡可能接近目標值的模擬值。Maximum允許獲得盡可能遠離目標值的模擬值。Design of Experiment實驗設計允許定義變量的值，通過使用基于所選變量的Excel文件來定義變量。Plugin插件允許使用自己創建的優化算法，以便在分析中增加更多的靈活性。
變量類型
Optimization特性根據變量的來源提供了三種變量類型。
Simulation variable模擬變量對應Speos的仿真變量，在此變量列表中可以選擇光源的參數、探測器的參數、包括3D texture的參數。
展開 集成電路如何破局，EDA設計優化是重要手段
芯片性能提升將更多需要依靠電路設計及算法優化等技術手段來加強補足，這也促使EDA領域的設計模式亟待突破性攻關。
快速設計優化技術
EDA領域的快速設計優化技術主要分為快速設計和設計優化兩條支線。
快速設計技術適用于在具備成熟的設計經驗、豐富的設計資源基礎上，通過繼承復用的方式建立新的設計。
設計優化技術是以仿真評估及優化算法為基礎，對設計模型進行選型及參數調整，實現性能最優化設計。
通過對設計資源的積累、快速設計和設計優化的功能集成、綜合考慮不同設計階段的模型構建和應用方式，即可形成綜合設計仿真應用場景，提供多層級建模和仿真交互應用模式，支撐多階段模型迭代和優化設計過程。
多維度模型封裝
EDA設計對象為電子產品，小到芯片/封裝，大到模塊/系統，首先需滿足電氣性能要求。性能要求的設計和確認通常采用算法求解及設備測試等手段，在設計中期可利用商用EDA工具進行仿真分析。在此基礎上，形成多層級、多維度的模型封裝方法，提供統一標準接口進行集成評估。
圖 1 多層級模型封裝示意
針對不同級別的模型，調用代理模型封裝方法或等效模型封裝方法，形成統一標準接口的仿真模型。由標準模型構建的系統鏈路，可以根據不同的應用場景調用多種求解工具進行仿真計算，完成鏈路的性能評估。
系統原理鏈路建模
系統原理鏈路建模通過構建電子器件、電源器件以及仿真器件等模型器件，形成標準的模型庫，并采用所見即所得的拖拽式建模交互，方便快捷的構建原理圖鏈路。構建完成的原理鏈路模型，將以封裝模型的仿真接口和鏈路仿真調度引擎進行調度和仿真，并解析抽取結果數據，以可視化的方式進行展示。
展開 集成電路如何破局，EDA設計優化是重要手段 ￥500
芯片性能提升將更多需要依靠電路設計及算法優化等技術手段來加強補足，這也促使EDA領域的設計模式亟待突破性攻關。
快速設計優化技術
EDA領域的快速設計優化技術主要分為快速設計和設計優化兩條支線。10月19日-20日，安世亞太技術專家將在研討會與大家共同討論相關話題，文末查看參與方式。
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快速設計技術
適用于在具備成熟的設計經驗、豐富的設計資源基礎上，通過繼承復用的方式建立新的設計。
設計優化技術
是以仿真評估及優化算法為基礎，對設計模型進行選型及參數調整，實現性能最優化設計。
通過對設計資源的積累、快速設計和設計優化的功能集成、綜合考慮不同設計階段的模型構建和應用方式，即可形成綜合設計仿真應用場景，提供多層級建模和仿真交互應用模式，支撐多階段模型迭代和優化設計過程。
多維度模型封裝
EDA設計對象為電子產品，小到芯片/封裝，大到模塊/系統，首先需滿足電氣性能要求。性能要求的設計和確認通常采用算法求解及設備測試等手段，在設計中期可利用商用EDA工具進行仿真分析。
展開 
Motor-CAD— 新能源驅動電機快速設計與優化工具
Motor-CAD作為一款專業的電機設計驗證工具，有著豐富的專業的電機模型庫，能夠輔助工程師實現電機快速參數化設計、多場耦合仿真性能評估與設計參數優化。同時，Motor-CAD集成在ANSYS產品體系解決方案中，與單學科專業CAE工具、機電控系統仿真工具（Twin Builder）等具有便捷的交互接口，能夠實現電機及相關產品全研發周期的性能評估和優化，幫助用戶更好地應對現代電機研發高效率、寬轉速范圍、高功率密度、低噪聲、低成本等的挑戰。
主要功能模塊及特點
軟件共有電磁（EMag）、熱（Therm）、機械（Mech)、優化（Opt）和虛擬實驗室（Lab）五個模塊，結合專業的前后處理功能及高效算法，可實現磁熱雙向耦合等分析優化。涵蓋電機冷卻系統設計、循環工況效率與損耗優化等工程問題的解決方案，是傳統CAE仿真求解器數倍以上效率，更適合設計工程師。
展開 結構設計 | 五大技巧優化仿真工作流程，更快速、更準確
本文將介紹使用SDC Verifier來優化您的Ansys工作流程的五種實用方法。通過利用這些方法，您可以優化分析流程，減少錯誤并縮短整體項目時間，而所有這些都是當今工程領域競爭激烈的環境中的關鍵影響因素。
技巧1：使用自動識別工具簡化模型設置
使用連接、梁構件和焊縫識別工具來簡化模型準備
設置結構分析模型時，需要對連接、梁構件和焊縫進行精確識別和分類。SDC Verifier的Joint Finder、Beam Member Finder和Weld Finder可自動執行此流程，并提高效率。
Joint Finder按類型（1D、2D、3D、板件（2D、3D、未定義）和梁-板連接（工具可確保識別到此類連接））對連接進行分類。對于其他梁連接，分類取決于單元方向、約束和用戶自定義的識別設置。識別出的連接可以用作下述其他工具的判斷基準。
Beam Member Finder使用上述識別出來的連接，在Y、Z方向以及扭轉方向上識別梁構件并進行分段。該工具可根據需要自動將構件分解為子構件，以涵蓋結構細節和方向因子（例如強/弱軸）。長度系數和受壓構件類型等其他自定義設置，可應用于各個獨立構件，以便根據以下標準對計算進行定制化調整，相關標準包括：AISC ASD 1989鋼結構設計規范（1989年第9版）、AISC 360-10鋼結構設計規范（2010年第14版）、API RP 2A-LRFD（1993年第1版）、API RP 2A-WSD（2007年第21版）、EuroCode 3鋼結構設計規范（EN1993-1-1，2005年）、ISO 19902（2007年第1版）、ISO 19902（2020年第2版）以及Norsok N004（2013年修訂版第3版）。
Weld Finder可定位焊縫和焊接部件。
展開 直播預告 | 基于AGD創成式優化設計及結構快速驗證
精彩直播預告
在現代制造業追求低碳高效與極致性能的浪潮下，輕量化設計與增材制造技術成為關鍵革新力量。當增材制造從原型開發走向批量生產，傳統設計方法已無法滿足多目標優化與制造工藝融合的高要求，創成式設計軟件應運而生。MSC Apex Generative Design 基于 MSC Apex 平臺，以易用性為特色，不僅適用于增材制造拓撲優化，還能在鑄造工藝約束下完成設計迭代，助力企業攻克工藝與性能平衡難題。
面對產品性能需求升級，單一優化結果難以契合工程實際，MSC Apex Generative Design 與 MSC Nastran 深度協同，海克斯康推出一體化快速驗證方案。用戶可一鍵將優化模型導入 MSC Nastran 精細化驗證，也能通過嵌入MSC Nastran 求解器實現 “優化 - 驗證” 閉環迭代。這一方案顯著縮短開發周期，保障設計從仿真到制造的可靠性，為航空航天、能源裝備、汽車等高端制造領域的輕量化創新提供有力支撐。
本期直播講堂特邀海克斯康工業軟件結構仿真高級工程師裴延軍，講師將聚焦傳統優化設計流程中跨平臺數據轉換導致幾何失真、邊界條件丟失引發驗證結果失效，以及 “優化 - 導出 - 驗證 - 返工” 循環拖慢項目進度等行業痛點，深度剖析問題根源并分享高效解決方案，干貨滿滿，敬請關注！
5月15日 14:00
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立即預定
直播內容聚焦
? 基于AGD的輕量化設計解決方案
? AGD優化設計的技術優勢
? AGD的應用案例
? 基于AGD優化設計及結構快速驗證的一體化解決方案
裴延軍
海克斯康工業軟件結構仿真高級工程師
具有10多年有限元仿真經驗，在海克斯康負責結構有限元產品售前售后支持、培訓及咨詢項目實施。
展開 設計仿真 | 基于ODYSSEE & Actran快速實現結構隔聲量預測和優化
總結
本案例展示了人工智能/機器學習仿真工具ODYSSEE結合聲學仿真軟件Actran來進行結構隔聲量的快速預測和優化的工作流程。基于Actran的仿真結果數據，可以在ODYSSEE中構建秒級快速預測模型，幫助工程師快速分析不同參數組合下的結構隔聲量，并且能實現多目標和多參數的設計優化，從而提高工程師的工作效率，縮短產品開發周期，實現企業的降本增效。基于Actran的隔聲量仿真分析和優化工作可以參考往期文章：《基于自動化腳本及有限元建模的隔聲優化設計》
更多信息請關注庭田科技
【文章來自海克斯康工業軟件】
展開 一文了解基于Motor-CAD的電機快速多學科設計與優化
01基于模板的電機快速設計
Motor-CAD可應用于各種類型的永磁、磁阻、感應電機的快速電磁、熱綜合設計，包括：
永磁同步電機
無刷直流電機
單/三相感應電機
同步磁阻電機
開關磁阻電機
電勵磁同步發電機
永磁直流電機
爪極電機
直流有刷電機
02電機全運行范圍性能快速計算
Motor-CAD Lab 使工程師可以快速地創建效率map圖，繪制扭矩/速度特性，研究連續和峰值熱約束運行包絡，并分析驅動周期循環性能。
效率和損耗map圖
峰值轉矩/轉速曲線
連續轉矩/轉速曲線
開路和短路試驗
DQ 電感曲線計算
多工況銅損、鐵損、永磁體渦流損耗計算
03電機多學科多目標優化設計
利用Motor-CAD與optiSLang之間的接口可以方便的實現電機多學科、多工況、多目標優化設計。
電機效率與成本優化
電機連續轉矩密度/功率密度優化
電機散熱結構優化
電機轉子減重與結構強度優化
電機轉矩脈動與齒槽轉矩優化
電機峰值扭矩/峰值功率優化
基于Motor-CAD的電機快速多學科設計與優化能實現什么？
Ansys Motor-CAD是目前全球范圍內唯一包含電磁、熱、機械的專業電機多學科設計工具，它同時兼顧了計算速度與精度，可在最短時間內完成電機初始方案設計，結合強大的Ansys optiSLang優化工具，使得電機工程師在設計初期對電磁、熱、機械性能進行快速綜合優化的夢想成為可能。
展開 行業應用方案 | 基于Motor-CAD的電機快速多學科設計與優化
電機效率與成本優化
電機連續轉矩密度/功率密度優化
電機散熱結構優化
電機轉子減重與結構強度優化
電機轉矩脈動與齒槽轉矩優化
電機峰值扭矩/峰值功率優化
基于Motor-CAD的電機快速多學科設計與優化
Ansys Motor-CAD是目前全球范圍內唯一包含電磁、熱、機械的專業電機多學科設計工具，它同時兼顧了計算速度與精度，可在最短時間內完成電機初始方案設計，結合強大的Ansys optiSLang優化工具，使得電機工程師在設計初期對電磁、熱、機械性能進行快速綜合優化的夢想成為可能。
展開 設計仿真 | 直播預告-基于Web App實現Nastran SOL200 快速優化
結構優化在工程領域的應用非常廣泛，在企業開發產品時，可以幫助企業減小生產成本和提升產品競爭力。目前，工程師在對結構進行優化設計時，雖然可以借助仿真軟件的優化求解功能進行結構的優化設計計算，但是，在定義結構優化模型時，需要具備全面的優化知識和和非常繁雜的軟件操作技能，對工程師來說具有一定的挑戰性。
海克斯康工業軟件MSC Nastran除了具有功能豐富的結構仿真和優化解決方案的同時，還能提供一種基于Web App的快速定義優化模型的結構優化流程，為企業及工程師提供了一種全新、高效的正向設計方式，助力客戶不斷提升產品競爭力。本期海克斯康直播講堂請到了結構仿真高級工程師沈忠亮講師為我們帶來基于Web App實現Nastran SOL200 快速優化，通過對具體功能及案例的充分解析，全面闡述該優化功能的應用與價值。
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設計仿真 | 基于ODYSSEE & Actran快速實現結構隔聲量預測和優化
基于Actran的仿真結果數據，可以在ODYSSEE中構建秒級快速預測模型，幫助工程師快速分析不同參數組合下的結構隔聲量，并且能實現多目標和多參數的設計優化，從而提高工程師的工作效率，縮短產品開發周期，實現企業的降本增效。基于Actran的隔聲量仿真分析和優化工作可以參考往期文章：
基于自動化腳本及有限元建模的隔聲優化設計
設計仿真 | 直播預告-基于Web App實現Nastran SOL200 快速優化
結構優化在工程領域的應用非常廣泛，在企業開發產品時，可以幫助企業減小生產成本和提升產品競爭力。目前，工程師在對結構進行優化設計時，雖然可以借助仿真軟件的優化求解功能進行結構的優化設計計算，但是，在定義結構優化模型時，需要具備全面的優化知識和和非常繁雜的軟件操作技能，對工程師來說具有一定的挑戰性。
海克斯康工業軟件MSC Nastran除了具有功能豐富的結構仿真和優化解決方案的同時，還能提供一種基于Web App的快速定義優化模型的結構優化流程，為企業及工程師提供了一種全新、高效的正向設計方式，助力客戶不斷提升產品競爭力。本期海克斯康直播講堂請到了結構仿真高級工程師沈忠亮講師為我們帶來基于Web App實現Nastran SOL200 快速優化，通過對具體功能及案例的充分解析，全面闡述該優化功能的應用與價值。
展開 Moldex3D模流分析之強化建議澆口位置精靈快速優化澆口設計
在射出成型制程中產品質量的好壞與模具結構設計息息相關，其中澆口的位置與數量則是模具結構設計中的重要參數。因此，澆口設計對產品質量的影響極為重要，不良的澆口設計可能會造成外觀不佳、縫合線質量差、剪切應力高與翹曲變形等缺陷。本次Moldex3D 2023建議澆口位置精靈進一步強化澆口設計的支持性，可以針對澆口位置的設計快速提供初步的建議，讓澆口位置分布更合理；此外，本功能提供進階的流長比(Flow length from gate to end/Average wall thickness)工具，提供用戶評估澆口位置的設計。
?Step1. 匯入幾何模型
于Studio中準備含有塑件(Part)的模型，完成后點擊 模型 (Model)頁簽、澆口(Gate)、建議澆口精靈(Gate Location Advisor) 來開啟工具接口。
?Step2-1. 澆口位置精靈操作流程
在 建議澆口精靈(Gate Location Advisor) 中，選擇澆口模式為自動(Autiomatic)。如此，使用者能夠依據 不可進澆側(Non-gating side direction) 或 進澆區限制(Constrain gating region)優化澆口設計。本文范例在側邊進澆，故點擊 進澆區限制(Constrain gating region) 后如下圖選擇指定的進澆面。
注 :
1.在手動模式下，用戶須自行點擊新增(Add)/移動(Move)/移除(Remove)澆口位置
2.一般來說，不可進澆側及不可進澆區通常是指公模(可動)側。
3.Studio接口上不可進澆側(Non-gating side direction)僅有6個正交方向可進行設定，若需要其他方向的設定可以透過API執行。
?Step2-2.
展開 Moldex3D模流分析之利用建議澆口位置精靈快速優化澆口設計
Moldex3D建議澆口位置功能可針對澆口位置設計快速提供初步建議。首先在前處理流程中的步驟2：建立流道系統，打開建議澆口位置精靈，其工作區包含了澆口和顯示流/長比。接下來在模穴添加澆口，然后根據既有的澆口計算流/長比分布。通常不同的澆口流/長比的分布應該最小化和均勻。軟件另有進階的流/長比功能，提供有經驗的使用者來使用。
以下說明建議澆口位置操作步驟。
1.點擊建議澆口位置以啟動工作欄。設定澆口則有兩種不同的模式：全自動和手動。
2.在全自動模式下， 設定澆口數量和選擇不可進澆側或進澆面限制。
注：這兩種模式不能同時被選取。
注：不可進澆側一般而言是指公模的部分
3.以下列幾何為例，當建議澆口位置以不可進澆測方式選取時（在本例中是-Z軸方向），澆口就會放置在其他方向（在本例中放置于+Z方向）。
或是在建議澆口位置里可經由特定的進澆面或不可進澆面限制，來選取想要限制或是放置澆口的區域。
4.設置完成后，點擊套用計算出最佳的澆口位置并自動設置澆口。
注：計算方式是基于流動長度與厚度比。若使用手動模式，用戶須點擊新增去設置澆口。
5.使用顯示流/長比來檢查結果，此功能會在既有的澆口顯示流/長比范圍帶。若欲改變澆口，可在此功能下選擇手動或自動更新。
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