多學科多目標優化的案例
達索SIMULIA多學科多目標優化設計軟件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，國內的航空航天、鐵路、汽車、石油、能源動力與高校等行業的高級客戶；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高峰論壇。對基于多學科多領域的參數綜合優化、設計流程自動化、分析流程模板、基于Isight的定制流程開發的領域進行了多方面專業化的深入的技術交流。
多學科多目標優化設計軟件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SIMULIA品牌中國區總監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SIMULIA品牌中國區總監Mike Sheh博士致開場詞
達索SIMULIA多學科多目標優化設計軟件Isight應用論壇主要內容涵蓋以下十個方面：
Isight多學科有目標優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多學科多目標優化技術的戰略規劃和版本更新。
Isight多學科多目標優化技術在航天領域的應用。
Isight多學科多目標優化技術在航空發動機設計領域中的應用。
Isight多學科多目標優化技術在鐵路行業中的應用。
Isight多學科多目標優化技術在石油鉆井領域的應用。
Isight多學科多目標優化技術在汽車行業中的應用。
Isight多學科多目標優化技術在船舶發動機領域的應用。
Isight多學科多目標優化技術定制化二次開發的應用。
達索合作伙伴對Isight優化技術的高級深度應用。
展開 多目標多學科優化--Isight軟件概述
多目標多學科優化
—Isight軟件概述
Isight是國際上最先進的基于參數的多學科設計優化軟件，將過程集成、設計優化和穩健性設計有機結合，現為法國Dassault/Simulia公司旗下拳頭產品。Isight將數字技術、推理技術和設計探索技術有效融合，并把大量的需要人工完成的工作由軟件實現自動化處理，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，大大縮短了產品的設計周期，顯著提高。
Isight提供專用的多學科設計優化語言MDoL來描述MDO問題，具有很好的集成遺留程序的能力。可在異構計算機環境下實現分布式計算，并支持并行計算；同DAKOTA一樣，Isight提供了豐富的優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健性的設計優化和基于可靠性的設計優化的功能。
Isight提供了強大的用戶界面，通過圖形化工作界面，用戶可以進行產品設計的過程集成、優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、問題定義和方案監控。每一個功能部分都強調了設計研究中需要的集成，自動化和監控步驟。
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。在該界面里完成數據流和控制流的可視化，另外還提供過程的結構化視圖，方便導航和操作。
軟件的參數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，執行模擬分析流程，并使這一過程自動化。
展開 一文了解基于Motor-CAD的電機快速多學科設計與優化
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
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
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。
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iSIGHT多學科優化應用: NASA太空望遠鏡(NGST)熱、結構、光學多學科優化
典型的多學科優化設計問題：
光學：CODE V® optical software
結構：MSC/NASTRAN® structural analyzer
熱： SINDA/FLUINT and Thermal Desktop thermal design system.
optiOpt-ICES2002b_SINDA.pdf
如何使用Optistruct進行應力拓撲優化或多目標、多約束優化 ￥9.99
Optistruct是一款非常優秀的商業有限元求解器、優化求解器，功能強大到炸裂，使用起來也很方便。但偶爾用起來也有一點點小麻煩，初學者經常會碰到的問題就是不知道怎么使用Optistruct進行多目標優化或應力優化這種涉及多個響應的優化。Optistruct中的響應是指要作為目標函數或約束函數的結構的性能，比如質量、體積、體積分數、應力、位移等等，其中應力和位移這種響應屬于局部響應，即結構中有很多個這種響應，某點的位移或應力不能代表結構的整體性能。以應力優化為例，假如我們想要進行應力最小優化，我們實際上是要使結構中的最大應力最小，但是值得注意的是，優化過程中，具有最大應力的單元一直會變，因此不可能使某個應力值最小，而另外一方面，optistruct也只允許有一個目標函數，怎么辦呢？
通過查詢各類資料，本人摸索出一個行之有效的方法，概述如下：
創建一個公式，應力優化經常使用p范數凝聚所有的應力值，結構中有多少個單元，公式中即有多少個未知數
σpn=(Σ(σi)^pn)^(1/pn
創建NEL個應力響應，NEL為結構中的單元個數
創建一個總的響應，類型選擇為：function，勾選第一步創建的公式，然后不要著急create，先點擊edit，勾選response，在數目中輸入單元個數，然后挨個在彈出的NEL個框中，填入一個個響應
在目標函數中，選擇第三步創建的總響應作為目標函數。
假如這么干的話，難點在于第二步和第三步，因為我們要創建NEL個應力響應，每個響應對應一個單元。
展開 基于optistruct靜態多工況下汽車控制臂多目標拓撲優化 ￥80
本例以汽車控制臂三種工況下的多目標拓撲優化為例，講述在optistruct中是如何進行多目標拓撲優化，從而滿足特定要求下汽車控制臂的概念設計，先通過單目標拓撲優化得到每個工況的最大與最小柔度值，然后通過基于SIMP的多工況靜態剛度拓撲優化數學模型得到三各工況綜合柔度的優化方程
，
modefrontier整車多學科優化及輕量化優化
3.4 基于RSM的優化
圖：modefrontier基于RSM優化流程
圖：modefrontier基于RSM優化流程圖
圖：設計約束
圖：設計目標
約束考察的分析工況的性能目標，以質量最小為設計目標，使用NSGA-Ⅱ優化算法。
圖：設計目標優化歷程結果
從優化結果來看，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為任意給出，比如厚度范圍0.5mm-8.5mm，因此優化空間范圍較實際問題大，所有結果更加明顯。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。
結束語：整車多學科優化過程的實現可以通過常用的幾種優化軟件來實現，包括Isight、LSOPT、Optimus、modeFrontier等。具體的實現過程基本上是大同小異。至此，幾種優化軟件的實現過程已經全部做過了介紹。
關于整車多學科優化及輕量化優化，需要注意或者關注以下幾個方面：
1.模型的同步更新：多學科優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計十分重要。
2.計算資源的規劃
：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構碰撞的需求高。一次DOE計算，剛度、強度、NVH等需要幾十分鐘或者幾個小時，而結構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，協調是十分重要的。
展開 Isight整車多學科優化及輕量化優化
多學科優化可以同時考察各項性能，并可以將整車質量作為設計目標，在滿足各項性能的基礎上進行最優化輕量化設計。關于整車多學科優化有不同的優化策略，這涉及到軟硬件資源、性能要求、項目開發周期等等各方面的影響。
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展開 optimus整車多學科優化及輕量化優化
整車多學科優化是整車性能、重量的一種協同優化的手段。整車的結構性能包括NVH、碰撞安全、剛強度等。通常的分析優化過程都是按不同學科單獨進行的，然后在驗證優化方案對其他性能的影響。多學科優化可以同時考察各項性能，并可以將整車質量作為設計目標，在滿足各項性能的基礎上進行最優化輕量化設計。關于整車多學科優化有不同的優化策略，這涉及到軟硬件資源、項目開發周期等等各方面的影響。具體關于整車多學科優化策略會在后續的文章中詳細討論。
分析工況：
多學科優化考察的工況需要根據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柱碰，線性工況為彎曲剛度、扭轉模態工況。
展開 基于Isight多學科優化及輕量化優化
關于整車多學科優化有不同的優化策略，這涉及到軟硬件資源、性能要求、項目開發周期等等各方面的影響。
基于LS-OPT的整車多學科優化及輕量化優化分析
響應面結果：
設計目標迭代歷史：
優化結果：
從優化結果來看，彎曲剛度性能基本保持不變，扭轉模態、防火墻侵入量、B柱加速度和B柱侵入量等性能均有所提高。優化前整車模型質量為2265.53kg，優化后模型質量為2241.15kg，共減重24.38kg。減重效果明顯。
結論：
整車多學科優化是一個多系統的優化問題，涉及到項目開發周期，現有的軟硬件資源，人力資源等多方面的因素。針對于不同的條件可以選擇不同的多學科優化策略，包括不同學科的工況選擇，設計變量的選擇，優化目標的選擇等等。本案例基于LS-OPT軟件環境，簡單的選擇了幾個基本分析工況，從分析結果來看，多學科優化對于整車性能開發及輕量化優化的效果十分明顯。通過本分析案例，可以為企業建立整車多學科優化分析提供一個參考思路。
模型文件位置：
鏈接：https://pan.baidu.com/s/10-57vfYhw_qTFOm193pBwg
提取碼：al45
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展開 基于hyperstudy的多學科優化 ￥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化。主要涉及到保險杠碰撞剛性墻、保險杠約束模態分析。在hyperstudy中創建變量因子、位移響應、一階模態頻率、質量響應，分別進行DOE分析、優化分析。
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
節點位移響應對各變量的線性效應曲線
一階模態頻率響應對各變量的線性效應曲線
總質量響應對各變量的線性效應曲線
優化分析：
優化結果
本案例模型見收費內容部分，凡購買本案例的朋友，結合附件中的模型及相關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 過程集成優化(含結構與多學科優化)發展及應用現狀初步調查
過程集成優化(含結構與多學科優化)發展及應用現狀初步調查
相信很多人都想知道以下這些問題的答案:
1. 過程集成優化(含結構與多學科優化)的研究方向及熱點是什么?
2. 過程集成優化(含結構與多學科優化)的研究成果及應用有哪些?
3. 過程集成優化(含結構與多學科優化)應用于哪些領域和實際問題的解決?
4. 過程集成優化(含結構與多學科優化)在實際問題中的解決方案是什么?
如果您曾經做過或正在進行相關的項目研究,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查,能夠初步對優化過程集成優化(含結構與多學科優化)的研究與應用現狀勾勒出一個大概的輪廓,并有可能發現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：
應用領域－－航空航天
工程目的－－形狀優化，以使某結構容易斷裂分離
所用理論－－DOE(實驗設計)＋RSM(響應面方法)＋SQP(序列二次規劃)
所用軟件－－Isight9.0(集成優化軟件)＋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參數化建模(用APDL語言,待優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生成分析結果(結果文件的內容根據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行的接口文件,從LS-DYNA輸出的結果文件中提取出有用的數據(如關注單元/結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 多學科設計優化技術研究
多學科設計優化技術研究part1
多學科設計優化技術研究.part1.rar
多學科設計優化技術研究.part2.rar
多學科設計優化技術研究.part3.rar
多學科設計優化技術研究.part4.rar
多學科設計優化技術研究.part5.rar
