分子結(jié)構(gòu)優(yōu)化
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時(shí)間：2026-01-04
分子結(jié)構(gòu)優(yōu)化的視頻教程
ADAMS運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真及結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)第四講——結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)
1.模型參數(shù)化 1）定義設(shè)計(jì)變量 2）模型參數(shù)化 2.優(yōu)化設(shè)計(jì)流程 1）優(yōu)化設(shè)計(jì)的一般流程 2）目標(biāo)函數(shù)定義 3）約束函數(shù)定義 4）優(yōu)化設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)研究和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的區(qū)別 3.六連桿沖壓機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì) 4.發(fā)動(dòng)機(jī)解耦率優(yōu)化設(shè)計(jì)
￥30 2小時(shí)4分鐘 71播放
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ADAMS結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，六連桿沖壓機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)演示
ADAMS結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，六連桿沖壓機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)演示。主要講解了ADAMS結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的一般流程，六連桿沖壓機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的講解和操作演示。使用軟件版本為ADAMS2010.
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ABAQUS超材料結(jié)構(gòu)優(yōu)化&三點(diǎn)彎結(jié)構(gòu)仿真
使用ABAQUS完成梁?jiǎn)卧c(diǎn)陣單胞設(shè)計(jì)，建立點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)三點(diǎn)彎曲仿真，優(yōu)化點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)！
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分子結(jié)構(gòu)優(yōu)化的實(shí)例教程
部分輸入文件如圖3和圖4所示：
圖3 輸入文件中理論方法設(shè)置
圖4 輸入文件中色散校正設(shè)置
該體系優(yōu)化40幾步就收斂了，優(yōu)化后的結(jié)構(gòu)如圖5所示。可以看到，優(yōu)化后的結(jié)構(gòu)和初始變化不太大，甲苯分子只發(fā)生了微小的移動(dòng)，說(shuō)明我們初始構(gòu)建的結(jié)構(gòu)還是比較合理的。
圖4 優(yōu)化前后沸石-甲苯結(jié)構(gòu)模型
結(jié)語(yǔ)
本案例通CP2K成功實(shí)現(xiàn)了沸石吸附甲苯小分子的結(jié)構(gòu)優(yōu)化。對(duì)于相關(guān)領(lǐng)域的研究人員和工程師來(lái)說(shuō)，本案例提供了一個(gè)有力的工具，可以為解決實(shí)際問(wèn)題提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。
最后，如果您對(duì)于該案例感興趣，歡迎通過(guò)公眾號(hào)“320科技工作室”與我們聯(lián)絡(luò)，獲取完整的案例支持與個(gè)性化定制解決方案！
展開(kāi) 在化學(xué)和分子模擬的世界里Gaussian16是一款廣泛使用的量子化學(xué)軟件，它為研究人員提供了強(qiáng)大的工具來(lái)進(jìn)行分子結(jié)構(gòu)優(yōu)化和其他復(fù)雜計(jì)算。無(wú)論您是研究新分子的性質(zhì)，還是優(yōu)化現(xiàn)有分子的結(jié)構(gòu)，Gaussian16都能夠?yàn)槟墓ぷ魈峁┚_的計(jì)算結(jié)果和深刻的洞見(jiàn)。
本教程將引導(dǎo)您完成Gaussian16的安裝過(guò)程，并介紹如何使用該軟件優(yōu)化分子結(jié)構(gòu)。首先，我們將詳細(xì)說(shuō)明如何在您的計(jì)算機(jī)上安裝Gaussian16，包括所需的系統(tǒng)配置和安裝步驟。接著，我們將展示如何使用Gaussian16進(jìn)行分子結(jié)構(gòu)優(yōu)化，通過(guò)調(diào)整分子的幾何構(gòu)型以找到其能量最低的穩(wěn)定狀態(tài)。
Gaussian16以其高效的算法和精確的計(jì)算能力，幫助您在分子模擬和理論化學(xué)研究中取得突破。跟隨我們的教程，您將能夠順利安裝Gaussian16，并熟練掌握其結(jié)構(gòu)優(yōu)化功能，為您的科研工作奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
Gaussian16的安裝
先檢查shell的版本：
echo $SHELL
如果顯示：
/bin/bash
則說(shuō)明使用的是bash。下載對(duì)應(yīng)版本的Gaussian壓縮包。
使用tar -jxvf G16-A03-AVX2.tbz命令解壓Gaussian16的壓縮包，在本教程中解壓路徑為/root/autodl-tmp/student1，涉及路徑的命令請(qǐng)根據(jù)實(shí)際情況修改。
展開(kāi) 本案例建立一二維軸對(duì)稱(chēng)腔道結(jié)構(gòu)，如圖1所示。結(jié)構(gòu)內(nèi)存在阻擋壁面結(jié)構(gòu)、吸附面結(jié)構(gòu)、包含一入口。吸附壁面溫度為4.5K，吸附系數(shù)為0.7，其他壁面結(jié)構(gòu)的壁面溫度為80K。在入口受到3mPa的抽吸壓力下，計(jì)算得到腔體內(nèi)的數(shù)密度分布云圖，如圖2所示。腔體內(nèi)顆粒粒子追蹤He氣體分子的運(yùn)動(dòng)，如圖3所示。由圖可知，最終在吸附壁面上吸附了一定數(shù)量的氣體分子顆粒。
圖1 幾何模型
圖2 數(shù)密度分布
圖3 He氣體分子顆粒的運(yùn)動(dòng)分布
感興趣的朋友可下載模型源文件，歡迎合作交流
展開(kāi) 眾所周知，采用機(jī)器學(xué)習(xí)方法，基于定量結(jié)構(gòu)-性質(zhì)關(guān)系(QSPR)，可以從分子和晶體結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)物理性質(zhì)。現(xiàn)在，「J-OCTA軟件」1可以進(jìn)行逆分析，利用京都大學(xué)長(zhǎng)町實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)的mol-infer數(shù)據(jù)接口，可以實(shí)現(xiàn)從物理性質(zhì)逆推分子結(jié)構(gòu)。這是一種非常新穎的分子結(jié)構(gòu)生成方法，具有廣闊的應(yīng)用前景。
第一，利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(Artificial Neural Network, ANN)從分子結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)物理性質(zhì)。第二，通過(guò)混合整數(shù)線(xiàn)性規(guī)劃(Mixed Integer Linear Programming, MILP)求解人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的逆運(yùn)算，能夠在相反的方向上執(zhí)行快速而準(zhǔn)確的運(yùn)算，這是單獨(dú)使用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)所不可能實(shí)現(xiàn)的。
首先，基于1297組數(shù)據(jù)集訓(xùn)練分子結(jié)構(gòu)和物理性質(zhì)之間的關(guān)系。圖1展示的是測(cè)試過(guò)程中使用的分配系數(shù)。
圖1. mol-infer的訓(xùn)練數(shù)據(jù)集和目標(biāo)性質(zhì)（分配系數(shù)=10.0）
其次，使用MILP執(zhí)行逆運(yùn)算。設(shè)目標(biāo)分配系數(shù)為10.0，生成種子分子的圖結(jié)構(gòu)和對(duì)應(yīng)官能團(tuán)的樹(shù)結(jié)構(gòu)（見(jiàn)圖2），用來(lái)預(yù)測(cè)分子結(jié)構(gòu)。
通過(guò)「J-OCTA軟件」1預(yù)測(cè)的分子結(jié)構(gòu)如圖3所示，得到了4種同分異構(gòu)體。對(duì)于預(yù)測(cè)的分子結(jié)構(gòu)，再次采用正向方法計(jì)算其物理性質(zhì)，結(jié)果表明其分配系數(shù)為9.8，證明預(yù)測(cè)的分子結(jié)構(gòu)基本滿(mǎn)足目標(biāo)物性。
【1】J-OCTA分子動(dòng)力學(xué)軟件 —— 通過(guò)對(duì)材料從原子級(jí)別到微米級(jí)別的模擬計(jì)算，從本質(zhì)上理解元素組成和性能之間的關(guān)系。軟件可以滿(mǎn)足幾乎所有材料的分析，比如橡膠、塑料、薄膜、涂料及電解質(zhì)材料等。可將其作為“ 知識(shí)發(fā)現(xiàn)工具 ”進(jìn)行靈活運(yùn)用。
展開(kāi) 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(mǎn)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(lèi)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(hù)直觀(guān)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(kāi) 
分子結(jié)構(gòu)優(yōu)化的相關(guān)專(zhuān)題、標(biāo)簽、搜索
分子結(jié)構(gòu)優(yōu)化分子結(jié)構(gòu)分子結(jié)構(gòu)逆推生物大分子結(jié)構(gòu)解析車(chē)身結(jié)構(gòu)優(yōu)化，結(jié)構(gòu)優(yōu)化結(jié)構(gòu)優(yōu)化 結(jié)構(gòu)仿真優(yōu)化設(shè)計(jì)仿真優(yōu)化水工結(jié)構(gòu)高分子材料高分子材料成型 ms水分子結(jié)構(gòu)優(yōu)化ms，castep測(cè)水分子結(jié)構(gòu)優(yōu)化鑄造結(jié)構(gòu)仿真仿真優(yōu)化高分子材料成型軌交工程人工智能ms水分子幾何優(yōu)化分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)鋼分子結(jié)構(gòu)
分子結(jié)構(gòu)優(yōu)化的最新內(nèi)容
本文原刊登于Ansys.com：《Boost Your Ansys Workflow: 5 Tips for Faster, More Accurate Structural Checks》
編輯整理：邱成宇 | Ansys 高級(jí)應(yīng)用工程師
在結(jié)構(gòu)工程中，精度和效率是必須滿(mǎn)足的目標(biāo)。由于項(xiàng)目變得越來(lái)越復(fù)雜，能夠在確保符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)簡(jiǎn)化工作流程，對(duì)于取得成功的結(jié)果非常關(guān)鍵。
本文將介紹使用
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(xiàn)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(zhuān)屬開(kāi)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">
由于雙高斯照相物鏡結(jié)構(gòu)的對(duì)稱(chēng)性，原則上所有橫向像差都能自動(dòng)補(bǔ)償，因此在設(shè)計(jì)思路上只著眼于縱向像差的平衡設(shè)計(jì)。為此在設(shè)計(jì)過(guò)程中首先從設(shè)計(jì)其半部系統(tǒng)入手，然后再經(jīng)過(guò)鏡像處理形成雙高斯照相物鏡的全系統(tǒng)。雙高斯照相物鏡的半部系統(tǒng)在其系統(tǒng)光欄后只包括一個(gè)雙膠合透鏡和一片單透鏡組成，如圖2。
該類(lèi)型鏡頭結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單
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
航空航天工業(yè)是對(duì)零部件質(zhì)量和可靠性要求最高的行業(yè)之一。利用增材制造技術(shù)生產(chǎn)高科技零部件的潛力巨大。這種新工藝提供了創(chuàng)造新型設(shè)計(jì)的機(jī)會(huì)，這些設(shè)計(jì)以功能為導(dǎo)向，具有優(yōu)化和面向目的的幾何形狀。
面臨挑戰(zhàn)
MSC Apex Generative Design的以功能為導(dǎo)向的組件優(yōu)化誕生于帕德博恩大學(xué)直接制造研究中心與工業(yè)合作伙伴的一個(gè)研究項(xiàng)目。為重新設(shè)計(jì)優(yōu)化項(xiàng)目確定并選擇了一個(gè)航空航天支架
<p class="ql-align-justify">*本文投稿自工程機(jī)械制造行業(yè)用戶(hù)張俊</p><p><br></p><p><br></p><p>車(chē)架是起重機(jī)三大結(jié)構(gòu)件之一，其剛度、強(qiáng)度性能對(duì)起重機(jī)的吊載性能、可靠性、安全性有著至關(guān)重要的作用。大量研究表面，汽車(chē)燃油消耗的50%是由整車(chē)重量引起的，整車(chē)重量每降低10%，燃油經(jīng)濟(jì)性可提高3.8%。輕量化設(shè)計(jì)是指在保證其基本性能的情況下，盡可能提高材料利用率
1-1 概述
2-1-蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能組成
2-2-蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能肽鍵和相互作用
2-3-蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能α螺旋和β片
2-4-蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能肽鍵和Ramachandran圖
2-5-蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能結(jié)合能
2-6-蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能蛋白質(zhì)如何折疊
2-7-蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能結(jié)構(gòu)水平
2-8-蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能功能水平
*本文投稿自工程機(jī)械制造行業(yè)用戶(hù)張俊
車(chē)架是起重機(jī)三大結(jié)構(gòu)件之一，其剛度、強(qiáng)度性能對(duì)起重機(jī)的吊載性能、可靠性、安全性有著至關(guān)重要的作用。大量研究表面，汽車(chē)燃油消耗的50%是由整車(chē)重量引起的，整車(chē)重量每降低10%，燃油經(jīng)濟(jì)性可提高3.8%。輕量化設(shè)計(jì)是指在保證其基本性能的情況下，盡可能提高材料利用率，將重量做到最低，這是降低成本節(jié)約能耗的重要手段之一。
本文通過(guò) HyperMesh
關(guān)鍵詞：帶筋薄壁結(jié)構(gòu)；固有頻率；屈曲穩(wěn)定性；變密度法；拓?fù)鋬?yōu)化；
帶筋薄壁結(jié)構(gòu)因具有質(zhì)量輕、強(qiáng)度高的優(yōu)點(diǎn)，在汽車(chē)制造、航空航天、船舶工程等眾多工程領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用，已成為現(xiàn)代工程設(shè)計(jì)中不可或缺的重要組成部分。然而，在復(fù)雜外部載荷作用下，該類(lèi)結(jié)構(gòu)的振動(dòng)與屈曲穩(wěn)定性問(wèn)題依然是設(shè)計(jì)過(guò)程中的關(guān)鍵挑戰(zhàn)：振動(dòng)易引發(fā)結(jié)構(gòu)疲勞損傷，縮短其服役壽命；屈曲失穩(wěn)則可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)整體失效，甚至引發(fā)嚴(yán)重安全事故。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法多依賴(lài)于工程經(jīng)驗(yàn)或采用簡(jiǎn)化優(yōu)化策略
