管線設計優化的案例
【6月27-28日 上海】軌道車輛的運動管線布置及優化
時間地點：
6月27-28日 上海
培訓費用：
8000元/人
通過技術鄰成功參加培訓的用戶返現100元（50元現金+50元技術鄰課程抵用券）
培訓目的：
掌握新型的車輛運動管線的設計方法，不在單純依靠經驗值，使管線設計有據可依，可以提供詳細的設計分析報告。并對當前設計進行優化，避免大量的小軌道試驗，減少設計開發的工作量以及設計周期。
課程內容安排：
1、模型準備：進行仿真分析前，需要做以下準備：列車模型、管線模型、運動創建（列車在軌道運動、轉向架運動）。
2、仿真分析：根據上述導入的模型與運動，先將模型進行分組、重命名、并將分組模型與運動相匹配；之后介紹機車管線創建方式以及創建測量的方式；最終在連接完成后對機車線纜進行運動分析；
3、優化分析：針對上述分析之后，對存在問題的管線進行優化設計；上述完成之后，可以將該方法用于管線的正向設計，如接線盒位置設計以及卡箍設計等；
4、規范報告：針對國內外業主，出具詳細的設計報告，規范報告格式、內容。
報名方式：
點擊鏈接立即報名（填寫后會有工作人員主動聯系）：http://wwwwwwww.mikecrm.com/lMBoMOQ
未盡事宜請掃描上方二維碼，或咨詢微信客服，微信號：jishulink888
展開 BIM管線工程綜合設計原則及綜合管線的排布方法
四、案例應用
根據施工圖紙建立建筑、結構、機電BIM模型，利用BIM技術檢測建筑與結構之間的碰撞問題，設計不合理問題，有效控制建筑和結構圖紙的一致性，避免了在施工過程因建筑和結構設計沖突，造成的返工、拆改。
根據建筑、結構、機電的BIM模型進行管線的布置，在發生與總包BIM模型發生沖突或者碰撞時，相互協調碰撞，利用BIM軟件把建筑、結構等影響到機電專業的模型，整合到一個模型當中，利用軟件自動檢測碰撞功能，分別檢測機電各專業間碰撞、機電與建筑和結構碰撞等，把問題提前優化，把影響較大的問題反饋給相關專業協調修改。
當消防系統與機電總包的風管發生碰撞時，如圖所示：
上述圖，可以看出發生碰撞的地方比較明顯，通過碰撞檢測可以看出橋架與風管有明顯的沖突，通過協商，把橋架的位置進行調整，解決碰撞。
利用BIM技術檢測消防和機電之間的碰撞問題，設計不合理問題，有效控制建筑和結構圖紙的一致性，避免了在施工過程因建筑和結構設計沖突，造成的返工、拆改。
利用BIM模型檢測出的結構梁與門的碰撞，在傳統的2D平面圖紙里很難發現此類問題。
案例1：在圖中所示，可以看出紅色的地方發生了碰撞，我們需要調整管道的避讓，其中藍色部分是風管，盡量避免風管90°彎曲，所以調整水管的位置，綠色部分是水管部分，最終結果我們需要進行碰撞檢查后進行修改，避免施工中出現錯誤。
案例2：上圖為水管與水管之間的碰撞，灰色部分是水管，可以從圖中看出交叉的部分發現打架的問題，需要進行調整，把水管的位置進行碰撞檢測從而進行修改，使得在現場施工的時候避免不必要的沖突和錯誤。
展開 BIM技術在設備管線方面的優化
利用BIM軟件平臺的碰撞檢測功能，根據各專業管線發生沖突時，有壓管讓無壓管，小管線讓大管線，施工容易的避讓施工難度大的，再考慮管材厚度、管道坡度、較小間距以及安裝操作與檢修空間，較后結合實際綜合布置避讓原則，完成結構與設備管線圖紙之間的碰撞檢查，加快各專業人員對圖紙問題解決效率。
利用BIM軟件平臺碰撞檢測功能，預先發現圖紙管線碰撞沖突問題，及時反饋給設計單位，進行施工方案優化等，減少由此產生的變更申請單，避免后期施工因圖紙問題帶來的停工以及返工，不僅提高施工質量，確保施工工期，還節約大量的施工和管理成本，也為現場施工及總承包管理打好基礎，創造可觀的經濟效益。再結合BIM技術的可視化對施工管理人員及施工人員進行施工過程與方法模擬現場三維交底，使現場施工不再僅僅依靠平面圖紙，提高認知度，避免因理解不當而造成的返工現象，加快施工速度，提高現場工作效率。
2.2 管材及附件管控優化
（1）設計優化。工程設備管線利用BIM技術對各類管材及附件等的路徑與尺寸進行優化和管線綜合平衡設計，減少部分管線的長度和彎頭數量，找出較短路徑、較優尺寸，做預留孔洞或管線預埋。據統計，因節省材料需用量而降低成本可達項目總造價的3%以上，有效降低材料成本，實現降本增效目的。以暖通風管的鋼板制作與安裝為例，按常規的制作與安裝方法，損耗量多數都會超過定額所規定的11%，通過應用BIM技術，大大減少廢料，項目損耗率不足4%。同時，優化施工工序與工藝，還可提高施工效率，減少返工。
（2）采購數量優化。
展開 機電管線綜合優化簡易技術有哪些呢？
5 效益分析
利用外部參照的機電綜合管線優化是基于計算機AUTOCAD軟件進行的深化設計方法，與傳統的利用藍圖進行量尺寸定位置和圖層復制、張貼的方法進行的管線優化調整的方法相比，能降低設計人員70%左右的工作量和勞動強度，優化效率提高60%，出圖效率提高60%。一個深化設計團隊可以同時進行同一工程多個部位的優化調整工作或者兼帶幾個項目，有時候一個深化設計師就可以單獨完成一個項目的深化設計工作。減少深化設計人員的配置，降低管理成本。
6 結束語
采用外部參照技術實現機電管線綜合，使得綜合優化的工序簡潔、工作量大大減少，圖紙深化深度到位，完全能滿足施工需要，是完全能夠替代可視化BIM技術的一種簡單、有效、高效的設計方法。同樣能夠提前解決施工時現場管線沖突、打架和造成的返工現象。采用該技術進行機電管線綜合優化，施工過程中返工幾率能減少70%，材料浪費和人工費降低30%。節省施工成本，縮短施工周期，為施工企業帶來良好的經濟效益。
來源：BIM大咖
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優化設計分析系列（一）:靜力學優化設計 ￥9
1.1 優化設計概述
所謂優化，是指最大化或最小化，而優化設計是指尋找一種方案以滿足所有的設計要求，并且需要的支出最少。
優化設計有兩種分析方法:解析法--通過求解微分與極值，求解出最小值;數值法--借助計算機和有限元，通過反復迭代逼近，求解出最小值。解析法需要列方程并求解微分方程，然而針對復雜的問題列方程和求解微分方程都是比較困難的，因此解析法常用于理論研究，很少應用于工程中。
隨著計算機的發展，結構優化算法取得了較大的發展。根據設計變量的類型不同，結構優化已由較低層次的尺寸優化發展到較高層次的結構形狀優化，進而發展到更高層次的拓撲優化。優化算法也由簡單的準則法發展到數學規劃法，進而發展到遺傳算法等。
在保證產品達到某些性能目標并滿足一定的約束條件的前提下，通過改變某些允許改變的設計變量，使產品的指標或性能達到最期望的目標，就是優化方法。
1.2 優化分析工具
ANSYS Workbench 結構優化分析工具有5種，即 Direct Optimization(直接優化工具)、Goal Driven Optimization(多目標驅動優化分析工具)、Parameters Correlation(參數相關性優化分析工具)、Response Surface(響應曲面優化分析工具)及Six Sigma Analysis(六西格瑪優化分析工具)。
(1)Direct Optimization(直接優化工具):設置優化目標，利用默認參數進行優化分析，從中得到期望的組合方案。
(2)Goal Driven Optimization(多目標驅動優化分析工具):從給定的一組樣本中得到最佳的設計點。
(3)Parameters Correlation(參數相關性優化分析工具):可以得出某一輸入參數對響應曲面的影響的大小。
展開 結構優化設計分析系列（三）：APDL在Workbench中的優化設計 ￥9
1.1 優化設計概述
所謂優化，是指最大化或最小化，而優化設計是指尋找一種方案以滿足所有的設計要求，并且需要的支出最少。
優化設計有兩種分析方法:解析法--通過求解微分與極值，求解出最小值;數值法--借助計算機和有限元，通過反復迭代逼近，求解出最小值。解析法需要列方程并求解微分方程，然而針對復雜的問題列方程和求解微分方程都是比較困難的，因此解析法常用于理論研究，很少應用于工程中。
隨著計算機的發展，結構優化算法取得了較大的發展。根據設計變量的類型不同，結構優化已由較低層次的尺寸優化發展到較高層次的結構形狀優化，進而發展到更高層次的拓撲優化。優化算法也由簡單的準則法發展到數學規劃法，進而發展到遺傳算法等。
在保證產品達到某些性能目標并滿足一定的約束條件的前提下，通過改變某些允許改變的設計變量，使產品的指標或性能達到最期望的目標，就是優化方法。
1.2 優化分析工具
ANSYS Workbench 結構優化分析工具有5種，即 Direct Optimization(直接優化工具)、Goal Driven Optimization(多目標驅動優化分析工具)、Parameters Correlation(參數相關性優化分析工具)、Response Surface(響應曲面優化分析工具)及Six Sigma Analysis(六西格瑪優化分析工具)。
(1)Direct Optimization(直接優化工具):設置優化目標，利用默認參數進行優化分析，從中得到期望的組合方案。
(2)Goal Driven Optimization(多目標驅動優化分析工具):從給定的一組樣本中得到最佳的設計點。
(3)Parameters Correlation(參數相關性優化分析工具):可以得出某一輸入參數對響應曲面的影響的大小。
展開 結構優化設計分析系列（二）：熱固耦合優化設計 ￥9
1.1 優化設計概述
所謂優化，是指最大化或最小化，而優化設計是指尋找一種方案以滿足所有的設計要求，并且需要的支出最少。
優化設計有兩種分析方法:解析法--通過求解微分與極值，求解出最小值;數值法--借助計算機和有限元，通過反復迭代逼近，求解出最小值。解析法需要列方程并求解微分方程，然而針對復雜的問題列方程和求解微分方程都是比較困難的，因此解析法常用于理論研究，很少應用于工程中。
隨著計算機的發展，結構優化算法取得了較大的發展。根據設計變量的類型不同，結構優化已由較低層次的尺寸優化發展到較高層次的結構形狀優化，進而發展到更高層次的拓撲優化。優化算法也由簡單的準則法發展到數學規劃法，進而發展到遺傳算法等。
在保證產品達到某些性能目標并滿足一定的約束條件的前提下，通過改變某些允許改變的設計變量，使產品的指標或性能達到最期望的目標，就是優化方法。
1.2 優化分析工具
ANSYS Workbench 結構優化分析工具有5種，即 Direct Optimization(直接優化工具)、Goal Driven Optimization(多目標驅動優化分析工具)、Parameters Correlation(參數相關性優化分析工具)、Response Surface(響應曲面優化分析工具)及Six Sigma Analysis(六西格瑪優化分析工具)。
(1)Direct Optimization(直接優化工具):設置優化目標，利用默認參數進行優化分析，從中得到期望的組合方案。
(2)Goal Driven Optimization(多目標驅動優化分析工具):從給定的一組樣本中得到最佳的設計點。
(3)Parameters Correlation(參數相關性優化分析工具):可以得出某一輸入參數對響應曲面的影響的大小。
展開 結構優化設計分析系列（四）：模態分析優化設計 ￥9
1.1 優化設計概述
所謂優化，是指最大化或最小化，而優化設計是指尋找一種方案以滿足所有的設計要求，并且需要的支出最少。
優化設計有兩種分析方法:解析法--通過求解微分與極值，求解出最小值;數值法--借助計算機和有限元，通過反復迭代逼近，求解出最小值。解析法需要列方程并求解微分方程，然而針對復雜的問題列方程和求解微分方程都是比較困難的，因此解析法常用于理論研究，很少應用于工程中。
隨著計算機的發展，結構優化算法取得了較大的發展。根據設計變量的類型不同，結構優化已由較低層次的尺寸優化發展到較高層次的結構形狀優化，進而發展到更高層次的拓撲優化。優化算法也由簡單的準則法發展到數學規劃法，進而發展到遺傳算法等。
在保證產品達到某些性能目標并滿足一定的約束條件的前提下，通過改變某些允許改變的設計變量，使產品的指標或性能達到最期望的目標，就是優化方法。
1.2 優化分析工具
ANSYS Workbench 結構優化分析工具有5種，即 Direct Optimization(直接優化工具)、Goal Driven Optimization(多目標驅動優化分析工具)、Parameters Correlation(參數相關性優化分析工具)、Response Surface(響應曲面優化分析工具)及Six Sigma Analysis(六西格瑪優化分析工具)。
(1)Direct Optimization(直接優化工具):設置優化目標，利用默認參數進行優化分析，從中得到期望的組合方案。
(2)Goal Driven Optimization(多目標驅動優化分析工具):從給定的一組樣本中得到最佳的設計點。
(3)Parameters Correlation(參數相關性優化分析工具):可以得出某一輸入參數對響應曲面的影響的大小。
展開 優化設計之拓撲優化
優化設計又叫輕量化設計，稱之為結構優化設計，是指在給定約束條件下，按某種目標(如重量最輕、成本最低、剛度最大等)求出最好的設計方案，曾稱為結構最佳設計或結構最優設計。相對于“結構分析”而言，又稱“結構綜合”；如以結構的重量最小為目標，則稱為最小重量設計。-來源【結構優化設計_百度百科】
優化
設計的思路改變了傳統的"沉就是好，粗就是強”的誤區。
輕量化設計的設計思路是“砍結構為主，減材料為輔”的方式，通過改變實現方式省去冗余結構的方式進行主要的減重，并以對個體零件的鏤空、更換低密度材料等方式進行輔助。
拓撲優化
Topology Optimization
拓撲優化（topology optimization）是一種根據給定的負載情況、約束條件和性能指標，在給定的區域內對材料分布進行優化的數學方法，是結構優化的一種。是在給定的3D幾何設計空間內對設計人員設置的定義規則集優化材料的布局及結構的過程。目標是通過對設計范圍內的外力、荷載條件、邊界條件、約束以及材料屬性等因素進行數學建模和優化，從而最大限度的提高零件的性能。
展開 【機械設計】機械結構優化設計之裝配工藝設計注意事項，總結的夠全夠專！
裝配工藝設計注意事項：
注意事項
不好的設計
改進后的設計
1.盡可能使裝配操作分開
(1)便于分解為組件，以便實現包括預裝配和終了裝配的裝配分級
(2)分解成若干裝配單元，便于平行作業，縮短裝配周期，又便于維修
圖示電動絞車，將減速器輸出軸與卷筒軸分開，用聯軸器聯接，二者就可各自單獨組裝，簡化了裝配，避免了長軸加工，并便于減速器的標準化、系列化
改進前軸承孔徑小于齒輪外徑，必須在箱內裝配齒輪；改進后，軸上各零件可先行組裝，后裝入箱內，既提高了工效，又便于維修
(3)轉塔車床加速行程軸一端安裝在機身上的箱體內，不便裝配；改進后將加速行程軸用聯軸器聯接，箱體成為單獨的裝配單元
(4)將傳動齒輪預先組成單獨的齒輪箱，然后裝入箱體，便于調整和裝配（我們推薦你關注“機械工程師”公眾號，第一時間掌握干貨知識、行業信息）
(5)裝配組可分開進行試驗，首先在變型設計時應如此
在整個機器中進行動平衡
轉子單獨進行動平衡
(6)力求不進行單個零件試驗而對裝配組件或產品進行功能試驗
展開 優化軟件OPTIMUS案例—車輛前部結構優化設計(PAMCRASH、MADYMO)
在汽車碰撞性能設計中，碰撞導致假人身上產生的載荷必須要盡可能小使得結構能符合政府規定的安全標準。在本案例演示了如何使用OPTIMUS通過改變車輛前部結構（圖1）的剛度特性使得在90度側碰過程中假人身上產生的總載荷最小。OPTIMUS集成了碰撞分析的仿真工作流、驅動碰撞分析軟件、探索設計空間并優化剛度特性。
優化軟件OPTIMUS案例—車輛前部結構優化設計(PAMCRASH、MADYMO).pdf
基于拓撲優化方法的支柱布局優化設計 ￥10
支柱結構在船體設計中使用非常廣泛，它通常被用作甲板間的支撐，特別當上層甲板無法被舷側外板或艙壁結構支撐時。支柱主要承受壓力作用，但當支柱承受上部集中載荷時，還需考慮附加的彎矩作用。支柱作為支撐結構，相比艙壁結構而言對甲板間的空間布局非常有利。通常使用的支柱型式按照截面的形狀分有圓柱，矩形柱，三角形柱及工字形柱，其中使用較多的是圓柱和工字形柱。
船用支柱的設計及強度校核已經較為成熟，在各船級社規范中有較為詳細的規定，但是船舶支柱位置的確定多是依靠母型船或者設計人員的相關經驗。如何在確保安全的前提下盡可能布置較少的支柱以提高甲板間空間的利用率，需要通過一種有效的優化策略，應用數學的方法來確定其優化位置。該問題屬于結構拓撲優化問題。
目前，拓撲優化技術已經在汽車工業、航空航天、建筑工程等領域得到了廣泛的應用。而目前大部分關于拓撲優化的研究，多是將精力集中在對結構材料布局的優化設計上，即在給定的邊界條件及工況下，設計出能達到優化目標的結構型式。而將拓撲優化方法應用于結構布局優化問題的研究尚不多見，盡管如此，現有的些許研究已經表明其具備一定的可行性。因此，本文擬采用拓撲優化方法，開展支柱布局優化設計的研究工作，為船舶支柱的前期設計工作提供技術支撐。
由于帖子中公式、圖片等編輯不是很方便，因此具體內容可見附件文檔。該文章為本人于2018年參加Altair技術大會的演講論文，在此和大家進行分享與交流。
基于拓撲優化方法的支柱布局優化設計.pdf
歡迎大家就此問題開展交流探討。以下收費內容為文章中懸臂梁算例與支柱布局模型的計算結果文件，有需要的童鞋可自行獲取，謝謝！
展開 讀書筆記：船舶設計優化與模塊化設計
原文重點介紹的內容其實是船舶設計中的仿真軟件的技術發展情況，不過我個人更關注本文引言部分對船舶設計方法論的分析，以及其中對模塊化設計思想的介紹。供大家參考。
船舶是復雜且復雜的產品，其設計受本質上相互沖突的參數控制。由于參數量大，要求復雜，其基本性質相互矛盾；有人認為，它們的設計是為了獲得最佳性能，并受到設計和制造的限制（即船東、法定機構等的設計限制，以及船廠設施的制造限制）。
·在有限的船型選擇中，可以設計和制造最佳設計。但存在以下限制：
·設計和制造最佳船舶的專業知識非常有限，目前僅嘗試過幾種船舶類型。
·設計和制造一艘最佳船舶的成本非常高，實際上沒有多少設計機構或造船廠能負擔得起。
盡管優化船舶是可能的，但由于不穩定的全球經濟狀況，影響船舶設計優化的關鍵參數（即石油的價格、海運需求和供應）確實發生了顯著變化。因此，船舶優化設計的定義本身就受到限制，在價格、石油需求和消費模式的參數值發生變化的情況下，一個優化設計可能不是一個最佳（favorable）的設計。
由于優化船舶的設計和制造成本太高，為了降低單位成本，可以采取另一種方法。在給定一組約束的替代方法中（即結合造船廠的受限能力）；
一艘船的設計不是為了“最優”，而是為了“接近最優”。此外，在航空航天工業成功實施模塊化的推動下（即波音的747、767 和787 系列，是波音 747 基本設計的模塊化變體），類似的模塊化方法可以用于船舶設計。
模塊化設計已被視為產品和組織設計的新邏輯，
因為它有助于設計和制造公司應對不斷變化的環境。
非常有前景是，通過以模塊的形式構思產品，設計和制造公司可以獨立地負責獨立模塊的設計和開發
（但合并了不同模塊之間的內部和內部依賴關系），并且新的創新設計可以簡單地成為不同模塊的聯合。
展開 優化設計對接3D打印助力航天結構設計
借助3D打印技術實現了新的結構設計。
3D打印模型展示
如同優化設計改變了我們日常的生活，優化設計也改變著航天器結構設計，已經有大量結構都是經過優化設計后的產物（桁架構型、復材鋪層、金屬結構拓撲、鈑金件起筋…）。
航天結構優化過程
結論
拓撲優化和參數優化是未來實現航天器結構輕質化的重要方法，同時3D打印技術的逐步實用化也將徹底改變設計受工藝制約的現狀，使設計師能夠專注于追求功能和力學性能的極致優化，從而設計出更加精美的作品。
solidThinking和3D打印技術的集成將帶來顯而易見的諸多優勢。Inspire可以提供創建載荷驅動型結構的最佳方法，并使航天行業能夠充分挖掘采用3D打印結構實現大幅減重設計的潛力。優化設計對接3D打印助力航天結構設計。
另外，solidThinking Inspire2016版本中新增的PolyNURBS功能，可在拓撲優化的基礎上快速擬合相應幾何，獲得適合用于3D打印的實體模型。目前這種技術已成功應用于衛星支架設計，非常適合構建造型復雜、適用于3D打印的結構部件設計。
通過賽前培訓、賽時實戰、賽后推廣的方式將新工具、新手段、新技術向全部設計工程師推廣，達到快速提升設計能力的目的。
【想獲得更多信息，請加技術鄰微信客服 jishulink888。
展開 CODEⅤ光學成像設計軟件功能簡介：設計優化能力
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