多學科結(jié)構(gòu)強度優(yōu)化的案例
iSIGHT多學科優(yōu)化應用: NASA太空望遠鏡(NGST)熱、結(jié)構(gòu)、光學多學科優(yōu)化
典型的多學科優(yōu)化設計問題：
光學：CODE V® optical software
結(jié)構(gòu)：MSC/NASTRAN® structural analyzer
熱： SINDA/FLUINT and Thermal Desktop thermal design system.
optiOpt-ICES2002b_SINDA.pdf
過程集成優(yōu)化(含結(jié)構(gòu)與多學科優(yōu)化)發(fā)展及應用現(xiàn)狀初步調(diào)查
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相信很多人都想知道以下這些問題的答案:
1. 過程集成優(yōu)化(含結(jié)構(gòu)與多學科優(yōu)化)的研究方向及熱點是什么?
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如果您曾經(jīng)做過或正在進行相關(guān)的項目研究,實際應用,那么,請花幾分鐘時間按以下格式跟貼,相信通過這樣一個簡單的調(diào)查,能夠初步對優(yōu)化過程集成優(yōu)化(含結(jié)構(gòu)與多學科優(yōu)化)的研究與應用現(xiàn)狀勾勒出一個大概的輪廓,并有可能發(fā)現(xiàn)有類似的研究項目參考或交流.
我們的原則"學習大家的，分享自己的"．跟貼給予評分.
項目示例：
應用領(lǐng)域－－航空航天
工程目的－－形狀優(yōu)化，以使某結(jié)構(gòu)容易斷裂分離
所用理論－－DOE(實驗設計)＋RSM(響應面方法)＋SQP(序列二次規(guī)劃)
所用軟件－－Isight9.0(集成優(yōu)化軟件)＋ANSYS(CAE分析軟件)+LS-DYNA(CAE分析軟件)＋Visual Fortran/Matlab(部分接口程序的編寫)
解決方案－－1. ANSYS參數(shù)化建模(用APDL語言,待優(yōu)化的尺寸定義為設計變量),再生成LS-DYNA要用的**.K文件; 2. 提交LS-DYNA生成分析結(jié)果(結(jié)果文件的內(nèi)容根據(jù)實際情況通過軟件設置輸出,但有時并不一定能滿足建模的需要); 3. 所以要通過F或M編程語言寫出需要的可執(zhí)行的接口文件,從LS-DYNA輸出的結(jié)果文件中提取出有用的數(shù)據(jù)(如關(guān)注單元/結(jié)點或其集合的最大應力或變形等),并寫入一個文件如文本文件**.out。
展開 《OptiStruct分析及多學科結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計》新鮮出爐
2017年，最開始本教程的目的是將筆記本上記錄的筆記形成電子文檔，僅包含了部分OptiStruct的優(yōu)化內(nèi)容。OptiStruct是非常實用的優(yōu)化工具，雖然不及某些軟件炫酷，但是貴在實用。
2020年，萌生了匯總優(yōu)化設計內(nèi)容的想法，逐步增加了HyperStudy、Inspire、Isight、HyperMorph的內(nèi)容，注重方法，而不是適用于每種場景。也就是說利用文中的方式，去嘗試解決其他問題。對于優(yōu)化軟件，建議使用最新的版本，增加很多實用的功能，例如HyperStudy 2019以后增加的模態(tài)追蹤。對于多學科優(yōu)化，最主要的是如何搭建流程，提取分析結(jié)果作為響應。
OptiStruct是個很好的工具，優(yōu)化、分析均可，因此在2021年，決定擴充OptiStruct的分析內(nèi)容，從線性分析、非線性分析、NVH分析到疲勞分析，只有掌握了分析，才能有后續(xù)的優(yōu)化。
在常規(guī)的強度分析中，OptiStruct可以代替ABAQUS，雖然結(jié)果有差異，但是可以接受。
目前更新的版本具體內(nèi)容見目錄，此處不再贅述，對于想拓展分析和優(yōu)化能力的人來說是不二之選。注：無法開發(fā)票，介意者就不要考慮了；因為無法開發(fā)票要求便宜點的，也不要考慮了；我是學生要求便宜點的，也不要考慮了，我被坑了幾次了。畢竟積累這些知識是需要大量的時間的，所以也請尊重知識付費。
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目錄：
展開 《多學科結(jié)構(gòu)優(yōu)化》原創(chuàng)教材來啦！！工程實際案例！！
最近有很多朋友私信，關(guān)于多學科優(yōu)化教材購買問題，確實自己有自己的學習計劃，沒顧得上錄視頻，剛好最近對上一版本更新了OptiStruct線性分析(第6章)及非線性分析(第7章)，并對HyperMorph(第5章)進行了完善。非線性章節(jié)參考了Altair的培訓材料，并對其一一進行了驗證分析，確保學習時能夠正確的操作。
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內(nèi)容為原創(chuàng)內(nèi)容！部分理論方面參考了Altair官方書籍內(nèi)容。
歡迎關(guān)注微信公眾號：仿真及結(jié)構(gòu)優(yōu)化交流
主要內(nèi)容為OptiStruct、HyperStudy、Isight，另外兩部分內(nèi)容為HyperMorp網(wǎng)格變形、SolidThinking Inspire。對于需要二次開發(fā)處理的部分，均提供了源代碼
OptiStruct除了介紹常規(guī)設置外，另大篇幅介紹了厚度/截面/結(jié)構(gòu)靈敏度、拓撲優(yōu)化等操作流程。
HyperStudy介紹了SFE、OptiStruct、Ls-Dyna、HyperMesh的集成流程
isight介紹了集成SFE、Nastran、Ls-Dyna、HyperMesh的集成流程
本教程注重實際，基于工程項目而來，具有極佳的參考價值，可直接指導項目工作。
部分內(nèi)容：
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展開 
ABAQUS超單元法（子結(jié)構(gòu)法）在多學科優(yōu)化中的應用
這樣一種操作方法，稱之為超單元法（或子結(jié)構(gòu)法）。或者叫直接矩陣輸入法。這些表達就是所謂的超單元。而整體模型除去超單元的部分稱為殘余結(jié)構(gòu)。
超單元一個最有意義的用處便是大幅降低計算花費，提升分析效率。利用有限的計算資源完成計算更為龐大的分析。超單元可以大幅降低整體模型的自由度，所以計算量相對更低，可以用來做一些更為復雜的分析。
尤其是對于多學科優(yōu)化及輕量化優(yōu)化分析時，有效地規(guī)劃計算資源的使用可以大大提升優(yōu)化效率。對于多學科優(yōu)化時，無論是直接優(yōu)化還是使用代理模型優(yōu)化都需要大量的計算。這就對計算資源提出了更高的要求。而使用超單元法則會大大提高計算效率。
之前，介紹了超單元法在NVH分析中的應用。即在副車架多學科輕量化優(yōu)化時安裝點動剛度時便使用了超單元法。求解器使用了Optistruct。
鏈接：超單元法在多學科優(yōu)化分析中的應用
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)化分析中的應用。
ABAQUS中在如下的分析類型中子結(jié)構(gòu)法應用沒有任何限制：static、dynamic、frequency、complex frequency、steady state dynamics。而在modal dynamic、Response spectrum、random Response分析中無法進行縮減自由度的恢復。
在剛強度CAE分析中，ABAQUS主要用于進行非線性的分析計算，包括抗凹、車門下掉、Slam、拖鉤、千斤頂（抱具）等分析。當然還有的用于整車強度分析，整車碰撞分析的。本文以一個千斤頂分析為例介紹ABAQUS超單元法在結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析中的應用。
展開 多目標多學科優(yōu)化--Isight軟件概述
多目標多學科優(yōu)化
—Isight軟件概述
Isight是國際上最先進的基于參數(shù)的多學科設計優(yōu)化軟件，將過程集成、設計優(yōu)化和穩(wěn)健性設計有機結(jié)合，現(xiàn)為法國Dassault/Simulia公司旗下拳頭產(chǎn)品。Isight將數(shù)字技術(shù)、推理技術(shù)和設計探索技術(shù)有效融合，并把大量的需要人工完成的工作由軟件實現(xiàn)自動化處理，也被稱為“軟件機器人”。可集成仿真代碼并提供設計智能支持，從而對多個設計可選方案進行評估，大大縮短了產(chǎn)品的設計周期，顯著提高。
Isight提供專用的多學科設計優(yōu)化語言MDoL來描述MDO問題，具有很好的集成遺留程序的能力。可在異構(gòu)計算機環(huán)境下實現(xiàn)分布式計算，并支持并行計算；同DAKOTA一樣，Isight提供了豐富的優(yōu)化算法和多種代理模型方法，具有良好的可視化功能;對多種CAD和CAE商用軟件提供接口，如Abaqus、Nastran、Ansys、Fluent、CFX、Catia V5等；在Isight框架中還提供了較好的基于穩(wěn)健性的設計優(yōu)化和基于可靠性的設計優(yōu)化的功能。
Isight提供了強大的用戶界面，通過圖形化工作界面，用戶可以進行產(chǎn)品設計的過程集成、優(yōu)化處理和自動化求解工作。其圖形化用戶界面可以分為三個功能部分，過成集成、問題定義和方案監(jiān)控。每一個功能部分都強調(diào)了設計研究中需要的集成，自動化和監(jiān)控步驟。
過程集成可以快速耦合各學科、不同編程語言和格式的仿真代碼。在該界面里完成數(shù)據(jù)流和控制流的可視化，另外還提供過程的結(jié)構(gòu)化視圖，方便導航和操作。
軟件的參數(shù)界面提供了類似電子表格形式的操作風格，方便用戶快速定義設計變量、目標、約束和初始值。
Isight允許用戶編制針對不同問題的任務計劃，其可以是任意嵌套和組合各種算法，從而通過智能化的探索，選擇新的設計點，執(zhí)行模擬分析流程，并使這一過程自動化。
展開 modefrontier整車多學科優(yōu)化及輕量化優(yōu)化
3.4 基于RSM的優(yōu)化
圖：modefrontier基于RSM優(yōu)化流程
圖：modefrontier基于RSM優(yōu)化流程圖
圖：設計約束
圖：設計目標
約束考察的分析工況的性能目標，以質(zhì)量最小為設計目標，使用NSGA-Ⅱ優(yōu)化算法。
圖：設計目標優(yōu)化歷程結(jié)果
從優(yōu)化結(jié)果來看，在滿足各項性能要求的基礎上，減重效果十分明細。由于本例中的設計變量參數(shù)為任意給出，比如厚度范圍0.5mm-8.5mm，因此優(yōu)化空間范圍較實際問題大，所有結(jié)果更加明顯。在實際工程問題中，只需要按照實際的設計輸入給出設計空間即可。
結(jié)束語：整車多學科優(yōu)化過程的實現(xiàn)可以通過常用的幾種優(yōu)化軟件來實現(xiàn)，包括Isight、LSOPT、Optimus、modeFrontier等。具體的實現(xiàn)過程基本上是大同小異。至此，幾種優(yōu)化軟件的實現(xiàn)過程已經(jīng)全部做過了介紹。
關(guān)于整車多學科優(yōu)化及輕量化優(yōu)化，需要注意或者關(guān)注以下幾個方面：
1.模型的同步更新：多學科優(yōu)化過程中需要同時考慮強度耐久、剛度、NVH、碰撞安全等性能，對于同一個設計變量，如料厚，需要保證在所有學科分析模型中同時同步更新。做好設計變量表格的統(tǒng)計十分重要。
2.計算資源的規(guī)劃
：對于強度耐久、剛度、NVH等分析計算一般需要的計算資源沒有結(jié)構(gòu)碰撞的需求高。一次DOE計算，剛度、強度、NVH等需要幾十分鐘或者幾個小時，而結(jié)構(gòu)碰撞往往需要幾個小時或十幾個小時。往往DOE分析隨著設計變量的增多，需要計算的試驗點會非常龐大。因此，對于計算資源的分配，協(xié)調(diào)是十分重要的。
展開 Isight整車多學科優(yōu)化及輕量化優(yōu)化
多學科優(yōu)化可以同時考察各項性能，并可以將整車質(zhì)量作為設計目標，在滿足各項性能的基礎上進行最優(yōu)化輕量化設計。關(guān)于整車多學科優(yōu)化有不同的優(yōu)化策略，這涉及到軟硬件資源、性能要求、項目開發(fā)周期等等各方面的影響。
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分享關(guān)于優(yōu)化軟件LSOPT、Isight、Optimus、Heeds、modefrontier以及二次開發(fā)、輕量化優(yōu)化設計等更多原創(chuàng)內(nèi)容。
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展開 optimus整車多學科優(yōu)化及輕量化優(yōu)化
整車多學科優(yōu)化是整車性能、重量的一種協(xié)同優(yōu)化的手段。整車的結(jié)構(gòu)性能包括NVH、碰撞安全、剛強度等。通常的分析優(yōu)化過程都是按不同學科單獨進行的，然后在驗證優(yōu)化方案對其他性能的影響。多學科優(yōu)化可以同時考察各項性能，并可以將整車質(zhì)量作為設計目標，在滿足各項性能的基礎上進行最優(yōu)化輕量化設計。關(guān)于整車多學科優(yōu)化有不同的優(yōu)化策略，這涉及到軟硬件資源、項目開發(fā)周期等等各方面的影響。具體關(guān)于整車多學科優(yōu)化策略會在后續(xù)的文章中詳細討論。
分析工況：
多學科優(yōu)化考察的工況需要根據(jù)不同的策略進行篩選，本案例選擇的非線性工況為正碰和側(cè)柱碰，線性工況為彎曲剛度、扭轉(zhuǎn)模態(tài)工況。
展開 基于Isight多學科優(yōu)化及輕量化優(yōu)化
關(guān)于整車多學科優(yōu)化有不同的優(yōu)化策略，這涉及到軟硬件資源、性能要求、項目開發(fā)周期等等各方面的影響。
基于LS-OPT的整車多學科優(yōu)化及輕量化優(yōu)化分析
背景：整車多學科優(yōu)化是整車性能、整車重量的一種協(xié)同優(yōu)化的手段。整車的結(jié)構(gòu)性能包括NVH、碰撞安全、剛強度等。通常的分析優(yōu)化過程都是按不同學科單獨進行的，然后在驗證優(yōu)化方案對其他性能的影響。多學科優(yōu)化可以同時考察各項性能，并可以將整車質(zhì)量作為設計目標，在滿足各項性能的基礎上進行最優(yōu)化輕量化設計。
第一章 多學科優(yōu)化分析工況
分析工況：多學科優(yōu)化考察的工況需要根據(jù)不同的策略進行篩選，本案例選擇的非線性工況為正碰和側(cè)柱碰，線性工況為彎曲剛度、扭轉(zhuǎn)模態(tài)工況。案例模型為一個小的計算模型，和實際整車模型有些差別。
分析模型：
設計變量：
設計響應：
正碰防火墻侵入量
正碰B柱加速度
側(cè)柱碰B柱侵入量
彎曲剛度
扭轉(zhuǎn)模態(tài)
第二章 多學科優(yōu)化設置
本案例優(yōu)化方法使用元模型基優(yōu)化方法，采用具有域縮減的順序優(yōu)化策略，響應面采用徑向基函數(shù)法，樣本采用使用LSOPT自帶的空間填充方法，優(yōu)化方法采用自適應模擬退火優(yōu)化算法。
約束整車彎曲剛度、扭轉(zhuǎn)模態(tài)、正碰防火墻侵入量、正碰B柱加速度、側(cè)碰B柱侵入量等性能，并以整車質(zhì)量為設計目標。設置最大優(yōu)化迭代次數(shù)為10次。
第三章 分析優(yōu)化結(jié)果
彎曲剛度靈敏度結(jié)果
扭轉(zhuǎn)模態(tài)靈敏度結(jié)果
正碰防火墻侵入量靈敏度結(jié)果
正碰B柱加速度靈敏度結(jié)果
側(cè)柱碰B柱侵入量靈敏度結(jié)果
從靈敏度結(jié)果來看，RockerT變量對于彎曲剛度和質(zhì)量等影響是最大的。
對于其他性能，可以從靈敏度結(jié)果中查看到影響最大的設計變量，從而幫助分析設計變量的選擇。
展開 
Isight多學科參數(shù)優(yōu)化軟件模塊構(gòu)成 附isight參數(shù)優(yōu)化理論和實例詳解下載
設計流程按樹狀結(jié)構(gòu)定義，每個層次的子任務可以使用不同的設計探索策略。
運行門戶（Runtime Gateway）
監(jiān)控和后處理界面，可以繪制多種曲線、曲面、散點圖、柱狀圖、表格等，結(jié)果運行完成后生成Summary報告給出優(yōu)化運行時間、最優(yōu)結(jié)果及設計變量、約束等用戶關(guān)心的問題。提供設計空間可視化（VDD）、工程數(shù)據(jù)挖掘（EDM）等后處理功能。
組件庫（Library/Add-OnComponent）
包含通用和專用的CAD/CAE及自編軟件接口。
優(yōu)化算法庫（Optimization）
數(shù)值優(yōu)化、全局優(yōu)化、多目標優(yōu)化、專家智能優(yōu)化算法，是工程師開展設計優(yōu)化工作的利器。
試驗設計算法庫（DOE, Design OfExperiments）
通過系統(tǒng)而有效的方法分析設計空間、篩選關(guān)鍵設計參數(shù)（減少問題規(guī)模）、評估設計變量影響以及辨別關(guān)鍵設計變量的交互影響關(guān)系。
近似模型算法庫（Approximation）
對于計算代價高昂的CAE分析，Isight用多種近似原理構(gòu)造替代模型，減少優(yōu)化中調(diào)用大規(guī)模CAE分析計算的次數(shù)，提高優(yōu)化效率。近似模型還用于剔除輸入?yún)?shù)平緩變化而輸出參數(shù)卻劇烈振蕩的仿真噪音。
質(zhì)量設計優(yōu)化（Quality Desgin）
運用隨機仿真和優(yōu)化理論（包括：蒙特卡洛仿真、Taguchi田口穩(wěn)健性設計和基于6Sigma可靠性分析和穩(wěn)健性設計DFSS，Design For Six Sigma），構(gòu)成一個完整的、公式化的對可靠性和穩(wěn)健性進行評價和改進的品質(zhì)設計哲學框架。
下載地址：isight參數(shù)優(yōu)化理論和實例詳解
展開 基于hyperstudy的多學科優(yōu)化 ￥200
本案例重點在于介紹如何在hyperstudy中完成研究對象的多學科優(yōu)化。主要涉及到保險杠碰撞剛性墻、保險杠約束模態(tài)分析。在hyperstudy中創(chuàng)建變量因子、位移響應、一階模態(tài)頻率、質(zhì)量響應，分別進行DOE分析、優(yōu)化分析。
DOE分析：
第一個響應對于各變量的帕累托圖
第二個響應對于各變量的帕累托圖
第三個響應對于各變量的帕累托圖
節(jié)點位移響應對各變量的線性效應曲線
一階模態(tài)頻率響應對各變量的線性效應曲線
總質(zhì)量響應對各變量的線性效應曲線
優(yōu)化分析：
優(yōu)化結(jié)果
本案例模型見收費內(nèi)容部分，凡購買本案例的朋友，結(jié)合附件中的模型及相關(guān)操作說明在仿真操作上還有什么疑問，請與我溝通交流。
展開 多學科設計優(yōu)化技術(shù)研究
多學科設計優(yōu)化技術(shù)研究part1
多學科設計優(yōu)化技術(shù)研究.part1.rar
多學科設計優(yōu)化技術(shù)研究.part2.rar
多學科設計優(yōu)化技術(shù)研究.part3.rar
多學科設計優(yōu)化技術(shù)研究.part4.rar
多學科設計優(yōu)化技術(shù)研究.part5.rar
達索SIMULIA多學科多目標優(yōu)化設計軟件Isight高級應用研討論壇回顧
達索SIMULIA多學科多目標優(yōu)化設計軟件Isight高級應用研討論壇于2018年7月26日在杭州洲際酒店北京廳召開。來自達索總部的專家，國內(nèi)的航空航天、鐵路、汽車、石油、能源動力與高校等行業(yè)的高級客戶；以及達索的合作伙伴從全國各地齊聚杭州參加了此次技術(shù)高峰論壇。對基于多學科多領(lǐng)域的參數(shù)綜合優(yōu)化、設計流程自動化、分析流程模板、基于Isight的定制流程開發(fā)的領(lǐng)域進行了多方面專業(yè)化的深入的技術(shù)交流。
多學科多目標優(yōu)化設計軟件Isight高級應用研討論壇注冊處：
大會于上午8：40時許召開。首先由達索系統(tǒng)SIMULIA品牌中國區(qū)總監(jiān)MikeSheh博士致開場詞并介紹了大會的日程安排，并向到場的客戶、合作伙伴致謝。
達索系統(tǒng)SIMULIA品牌中國區(qū)總監(jiān)Mike Sheh博士致開場詞
達索SIMULIA多學科多目標優(yōu)化設計軟件Isight應用論壇主要內(nèi)容涵蓋以下十個方面：
Isight多學科有目標優(yōu)化軟件在國際上的應用（主要介紹在英國與日本的應用情況）
Isight多學科多目標優(yōu)化技術(shù)的戰(zhàn)略規(guī)劃和版本更新。
Isight多學科多目標優(yōu)化技術(shù)在航天領(lǐng)域的應用。
Isight多學科多目標優(yōu)化技術(shù)在航空發(fā)動機設計領(lǐng)域中的應用。
Isight多學科多目標優(yōu)化技術(shù)在鐵路行業(yè)中的應用。
Isight多學科多目標優(yōu)化技術(shù)在石油鉆井領(lǐng)域的應用。
Isight多學科多目標優(yōu)化技術(shù)在汽車行業(yè)中的應用。
Isight多學科多目標優(yōu)化技術(shù)在船舶發(fā)動機領(lǐng)域的應用。
Isight多學科多目標優(yōu)化技術(shù)定制化二次開發(fā)的應用。
達索合作伙伴對Isight優(yōu)化技術(shù)的高級深度應用。
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