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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(diǎn)變形的形式更加自由。進(jìn)行形狀優(yōu)化的時(shí)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)。

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在汽車輕量化中，尺寸優(yōu)化可以幫助設(shè)計(jì)更輕、更緊湊的零部件。拓?fù)?em>優(yōu)化通常是優(yōu)化的第一個階段，因?yàn)樗_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?fù)?em>優(yōu)化之后進(jìn)行。拓?fù)?em>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(jìn)行形狀的調(diào)整。形貌優(yōu)化通常是在形狀優(yōu)化之后進(jìn)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(jìn)行外部形貌的調(diào)整。

ANSYS中的自定義截面功能為用戶定義復(fù)雜截面提供了方便，然而部分同學(xué)在處理復(fù)雜截面時(shí)，有遇得到過明明截面外框尺寸都一樣，而網(wǎng)格劃分后打開單元形狀發(fā)現(xiàn)截面出現(xiàn)偏離對不齊的情況。以下面的案例為例，此處自定義了兩個復(fù)雜箱梁截面，均采用在CAD建立好面域，導(dǎo)入ANSYS中劃分網(wǎng)格，然后在采用secwrite命令自定義截面。兩個截面的外觀尺寸完全一致，唯一不同的是內(nèi)部空心 形狀不一致！

此外，客戶希望同時(shí)進(jìn)行形狀優(yōu)化和拓?fù)?em>優(yōu)化，以提高材料利用率。同時(shí)，可以針對缸體上的筋作進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)和拓?fù)?em>優(yōu)化，實(shí)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(shí)間至關(guān)重要，DEP團(tuán)隊(duì)采用了“極簡設(shè)計(jì)方法”應(yīng)用于該項(xiàng)目。極簡設(shè)計(jì)方法包括將設(shè)計(jì)更改盡可能減少，同時(shí)需要驗(yàn)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(jì)目標(biāo)和約束，確定結(jié)構(gòu)參數(shù)的具體值的優(yōu)化設(shè)計(jì)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(dá)到重量最輕的目標(biāo)。 2.結(jié)構(gòu)形狀優(yōu)化 根據(jù)給定的性能指標(biāo)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(jì)方法。 3.

這種方法也可以用于單個宏調(diào)用并返回多個數(shù)值（如果想了解更多，請參考前文所說的使用者手冊），這些值可以用于優(yōu)化或者僅僅提供一個值給MFE做進(jìn)一步分析。ZPLM可以提供驚人的速度以及彈性，使用者可以用該操作數(shù)計(jì)算并優(yōu)化一些特殊數(shù)值。用戶自定義操作數(shù)是否會使評價(jià)函數(shù)計(jì)算緩慢？也許您會好奇，在評價(jià)函數(shù)中使用自定義的操作數(shù)時(shí)，是否會使得評價(jià)函數(shù)計(jì)算緩慢？

</p><p>------------------</p><p>本帖子給出了一種方法，它可以支持自定義形狀，支持定義填充率設(shè)置的，簡單的圓形、橢圓形狀更是不再話下。

“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(yùn)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(jì)參數(shù)，參數(shù)的計(jì)算是一個繁瑣的流程。

在非傍軸或甚至高NA分束器的情況下，這些近似將引入一些不準(zhǔn)確性，因此，如果不進(jìn)行額外嚴(yán)格的后優(yōu)化，至少建議進(jìn)行嚴(yán)格的分析。在這個用例中，使用奇數(shù)衍射級對典型的二元1:6分束器執(zhí)行這樣嚴(yán)格的評估。為此，對初始系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了參數(shù)化，并通過可編程光柵分析器定義了一組自定義的評價(jià)函數(shù)。對于參數(shù)優(yōu)化和后續(xù)的公差分析，使用嚴(yán)格的傅里葉模態(tài)法 (FMM)。

在非傍軸或甚至高NA分束器的情況下，這些近似將引入一些不準(zhǔn)確性，因此，如果不進(jìn)行額外嚴(yán)格的后優(yōu)化，至少建議進(jìn)行嚴(yán)格的分析。在這個用例中，使用奇數(shù)衍射級對典型的二元1:6分束器執(zhí)行這樣嚴(yán)格的評估。為此，對初始系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了參數(shù)化，并通過可編程光柵分析器定義了一組自定義的評價(jià)函數(shù)。對于參數(shù)優(yōu)化和后續(xù)的公差分析，使用嚴(yán)格的傅里葉模態(tài)法 (FMM)。

水平集方法是一種物理驅(qū)動的優(yōu)化方法，由于載荷和邊界條件是基于單個或多個先前的分析而使形狀邊界成為一個動態(tài)過程。創(chuàng)造性是沿著法線方向控制形狀邊界(關(guān)卡集函數(shù))的移動。 通常用Lipschitz連續(xù)水平集函數(shù)來定義邊界。等高線定義是幾何曲面方程和笛卡爾網(wǎng)格的交點(diǎn)，它構(gòu)成了水平集函數(shù)。

，試通過拓?fù)?em>優(yōu)化分析，獲得能夠降低材料成本的最佳設(shè)計(jì) 前處理： 第一步：幾何導(dǎo)入（此處忽略） 第二步：材料定義（此處忽略） 第三步：單元特性定義（此處忽略） 第四步：網(wǎng)格劃分 第五步：邊界條件定義 第六步：荷載定義 分析工況定義

拓?fù)?em>優(yōu)化的方法通常包括以下幾個步驟：建立結(jié)構(gòu)的初始模型和有限元模型，確定材料屬性和約束條件；在模型中選擇需要優(yōu)化的區(qū)域和參數(shù)，定義優(yōu)化目標(biāo)和約束條件；進(jìn)行拓?fù)?em>優(yōu)化計(jì)算，通過自動添加或刪除材料，調(diào)整結(jié)構(gòu)形狀和材料分布，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化目標(biāo)的達(dá)成；對優(yōu)化結(jié)果進(jìn)行評估和驗(yàn)證，確定最終的優(yōu)化結(jié)構(gòu)和參數(shù)；基于優(yōu)化結(jié)果，建立工程化結(jié)構(gòu)數(shù)模[2]。

伴隨求解器可用于計(jì)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(jì)算域內(nèi)任意幾何特征的智能設(shè)計(jì)修改，實(shí)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(jì)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(biāo)。