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全文模型及操作視頻下載鏈接如下：https://nas.altair.com.cn:5001/sharing/kPMjKGJXX（建議在電腦端用chrome瀏覽器下載） 形狀優(yōu)化與自由形狀優(yōu)化所謂自由形狀是和形狀優(yōu)化比較而言的，自由形狀優(yōu)化節(jié)點變形的形式更加自由。進行形狀優(yōu)化的時候需要事先創(chuàng)建形狀變量，優(yōu)化算法的優(yōu)化對象就是每個形狀變量的系數(shù)。

全文模型及操作視頻下載鏈接如下：https://nas.altair.com.cn:5001/sharing/kPMjKGJXX（建議在電腦端用chrome瀏覽器下載） 形狀優(yōu)化與自由形狀優(yōu)化所謂自由形狀是和形狀優(yōu)化比較而言的，自由形狀優(yōu)化節(jié)點變形的形式更加自由。進行形狀優(yōu)化的時候需要事先創(chuàng)建形狀變量，優(yōu)化算法的優(yōu)化對象就是每個形狀變量的系數(shù)。

在汽車輕量化中，尺寸優(yōu)化可以幫助設(shè)計更輕、更緊湊的零部件。拓撲優(yōu)化通常是優(yōu)化的第一個階段，因為它確定了結(jié)構(gòu)中哪些部分需要被優(yōu)化。形狀優(yōu)化通常在拓撲優(yōu)化之后進行。拓撲優(yōu)化確定了哪些區(qū)域需要被優(yōu)化，而形狀優(yōu)化則在這些區(qū)域內(nèi)進行形狀的調(diào)整。形貌優(yōu)化通常是在形狀優(yōu)化之后進行的。形狀優(yōu)化確定了結(jié)構(gòu)的內(nèi)部幾何形狀，而形貌優(yōu)化則在這個基礎(chǔ)上進行外部形貌的調(diào)整。

此外，客戶希望同時進行形狀優(yōu)化和拓撲優(yōu)化，以提高材料利用率。同時，可以針對缸體上的筋作進一步優(yōu)化設(shè)計和拓撲優(yōu)化，實現(xiàn)動力總成的剛度和彎曲模態(tài)的優(yōu)化方案。解決方案 由于時間至關(guān)重要，DEP團隊采用了“極簡設(shè)計方法”應(yīng)用于該項目。極簡設(shè)計方法包括將設(shè)計更改盡可能減少，同時需要驗證工藝制造可行性。

1.結(jié)構(gòu)尺寸優(yōu)化 根據(jù)給定的設(shè)計目標和約束，確定結(jié)構(gòu)參數(shù)的具體值的優(yōu)化設(shè)計方法。例如，在給定的固有頻率和最大位移的條件下，優(yōu)化車門的厚度這一結(jié)構(gòu)參數(shù)達到重量最輕的目標。 2.結(jié)構(gòu)形狀優(yōu)化 根據(jù)給定的性能指標和約束條件，確定產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的邊界形狀或者內(nèi)部幾何形狀的設(shè)計方法。 3.

“如何獲得最優(yōu)形狀？”每一位工程師都會產(chǎn)生這樣的疑問，形狀優(yōu)化技術(shù)應(yīng)運而生，尺寸優(yōu)化是目前比較常見的優(yōu)化技巧，形狀優(yōu)化是尺寸優(yōu)化的延伸，不僅需要考慮尺寸更改，還涉及到形狀的總體改變。結(jié)構(gòu)的形狀受控于一組設(shè)計參數(shù)，參數(shù)的計算是一個繁瑣的流程。

01 形狀優(yōu)化或者形狀+尺寸聯(lián)合優(yōu)化 如果發(fā)現(xiàn)OptiSruct優(yōu)化結(jié)果中的形狀變量幾乎都沒有變化，可以將優(yōu)化的SHAPEOPT項調(diào)整為2來強制要求OptiStruct在優(yōu)化過程調(diào)整形狀變量的值。

2.3 拓撲優(yōu)化的原理和方法拓撲優(yōu)化的原理基于材料優(yōu)化理論和結(jié)構(gòu)力學(xué)原理，通過對結(jié)構(gòu)的材料分布和形狀進行重新設(shè)計和優(yōu)化，達到在滿足一定約束條件下，實現(xiàn)結(jié)構(gòu)輕量化、強度提高、剛性增強等多種優(yōu)化目標的效果。

接上文，拓撲優(yōu)化的解讀方案通常是無法得到性能完全相當?shù)慕Y(jié)構(gòu)的。因此需要進一步地進行形狀參數(shù)優(yōu)化，進一步提升材料利用率。形狀優(yōu)化： 形狀參數(shù)包括C環(huán)截面X向尺寸，如何保證C環(huán)在變形過程中一直貼合輪罩，焊點連接一直正確生成，這在創(chuàng)建形狀參數(shù)時需要特殊注意。形狀參數(shù)還包括C環(huán)的位置，Y向高度、X向?qū)挾?，以及材料厚度一起組合為多參數(shù)優(yōu)化。

在真實前照燈的三維仿真中驗證了優(yōu)化后的形狀，驗證了其在不同載荷下的魯棒性。盡管優(yōu)化CAD的質(zhì)量可能非常粗糙，并且與注入約束不兼容，但一些條件可以幫助識別設(shè)計形狀，從而顯著降低重量。

從優(yōu)化結(jié)果來看，較優(yōu)結(jié)構(gòu)趨勢為球鼻艏前伸，收縮截面 優(yōu)化前后形狀比較（綠色為原始形狀，黃色為優(yōu)化后形狀） 案例：無人機的外形優(yōu)化

形狀優(yōu)化：給定結(jié)構(gòu)和用戶自定義的形狀變量，在滿足給定約束的前提下，針對目標函數(shù)尋找各個形狀的最佳變形比例。 自由形狀優(yōu)化：針對給定結(jié)構(gòu)修改邊界節(jié)點，在滿足給定約束的前提下，針對目標函數(shù)尋找各個節(jié)點的最佳位置。 一般把拓撲優(yōu)化、自由尺寸優(yōu)化、形貌優(yōu)化稱為概念設(shè)計優(yōu)化，尺寸（參數(shù)）優(yōu)化、形狀優(yōu)化、自由形狀優(yōu)化稱為詳細設(shè)計優(yōu)化。

0，將變?yōu)椴缓瑔卧牟糠?，因此表現(xiàn)為材料隨著形狀密度進行布置 棋盤格 拓撲優(yōu)化結(jié)果的最終密度分布可以0和1不斷重復(fù)的形式形成，正如棋盤格里的黑白棋。

從優(yōu)化結(jié)果來看，較優(yōu)結(jié)構(gòu)趨勢為球鼻艏前伸，收縮截面 優(yōu)化前后形狀比較（綠色為原始形狀，黃色為優(yōu)化后形狀） 案例：無人機的外形優(yōu)化

根據(jù)模擬結(jié)果，可以優(yōu)化船體形狀以獲得更好的性能和效率?？梢灾匦逻\行模擬，直到確定船體設(shè)計的最佳變化。為了進一步提高性能，CFD 模擬還可以用于分析不同的螺旋槳設(shè)計 - 它們的形狀和位置。

伴隨求解器可用于計算一個工程量對所有輸入的導(dǎo)數(shù)，包括流動幾何，因此可以用于指導(dǎo)計算域內(nèi)任意幾何特征的智能設(shè)計修改，實現(xiàn)形狀優(yōu)化。 ANSYS Fluent的伴隨求解器，提供了一個基于梯度的優(yōu)化器，可以自動創(chuàng)建一系列的設(shè)計迭代，用于形狀優(yōu)化和湍流模型優(yōu)化。對于形狀優(yōu)化，網(wǎng)格會自動變形到最優(yōu)形狀，以滿足多個工作條件下的多個目標。