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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(duì)象就是每個(gè)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(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(duì)象就是每個(gè)形狀變量的系數(shù)。

自由尺寸優(yōu)化：自由尺寸優(yōu)化是一種更靈活的方法，它允許在優(yōu)化過程中改變零部件的尺寸和形狀，而不受固定的幾何約束。這種方法通常需要高級(jí)的優(yōu)化算法來找到最佳解決方案。在汽車輕量化中，自由尺寸優(yōu)化可以用來創(chuàng)造創(chuàng)新的設(shè)計(jì)，以滿足復(fù)雜的性能目標(biāo)。尺寸優(yōu)化：尺寸優(yōu)化涉及到優(yōu)化零部件的尺寸（厚度），以滿足性能要求。這可以包括增加或減小零部件的尺寸，以改善強(qiáng)度、剛度、耐久性等方面的性能。

車架支腿主體采用HG785鋼，其屈強(qiáng)比σs/σb≥0.7，因此按照第二種方式計(jì)算其許用應(yīng)力，其相關(guān)參數(shù)如下表所示： 表2 材料參數(shù)約束條件左前支腿底部約束XZ自由度，右前支腿底部約束XYZ自由度，左后支腿底部約束Z自由度，右后支腿底部約束YZ自由度。

下載地址：Altair OptiStruct_v12-2019新功能

HyperStudy 集成的求解器接口 HyperMorph 基于網(wǎng)格變形，創(chuàng)建Shapes自由形狀變量，通常用于管路阻力或氣動(dòng)外形的優(yōu)化。

從優(yōu)化結(jié)果來看，較優(yōu)結(jié)構(gòu)趨勢(shì)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(jī)的外形優(yōu)化

Optistruct 支持優(yōu)化分析類型有拓?fù)?em>優(yōu)化，尺寸和自由尺寸優(yōu)化，形狀和自由形狀優(yōu)化。這里我就主要講講拓?fù)?em>優(yōu)化，其他優(yōu)化類型要是有時(shí)間再單獨(dú)拿出來說。拓?fù)?em>優(yōu)化是目前比較新穎的一種結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)，實(shí)質(zhì)是在給定的優(yōu)化空間內(nèi)，根據(jù)確定的邊界條件，找到滿足各種性能指標(biāo)的最佳傳力路徑，從而獲得質(zhì)量最輕，用材最少的結(jié)構(gòu)。

CFD拓?fù)?em>優(yōu)化方法需要先創(chuàng)建一個(gè)設(shè)計(jì)空間，在此空間內(nèi)軟件算法自動(dòng)尋優(yōu)，逐步去除多余的空間體積，找出最佳的流道形狀。

從優(yōu)化結(jié)果來看，較優(yōu)結(jié)構(gòu)趨勢(shì)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(jī)的外形優(yōu)化

這個(gè)設(shè)計(jì)空間是指為了滿足預(yù)先設(shè)定的約束和目標(biāo)優(yōu)化求解器用來考慮或丟棄的所有的材料。對(duì)于泡沫，目標(biāo)是吸收最大的能量，這反過來將減少傳遞到產(chǎn)品上的能量。然后利用這些結(jié)果CAD中重新構(gòu)建幾何，然后再返回到動(dòng)態(tài)仿真模型中驗(yàn)證。 從拓?fù)?em>優(yōu)化結(jié)果得到的最優(yōu)角柱設(shè)計(jì)需要進(jìn)一步用尺寸和形狀優(yōu)化來優(yōu)化，尺寸和形狀優(yōu)化是通過調(diào)整材料厚度和截面形狀來達(dá)到最優(yōu)設(shè)計(jì)的一種方法。

本文主要介紹基于Altair Inspire輕量化設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)后通過Midjourney圖生成圖的方法及其優(yōu)勢(shì)。1. Altair Inspire輕量化設(shè)計(jì) Altair Inspire是一款專業(yè)的設(shè)計(jì)軟件，可以幫助工程師進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。其中，輕量化設(shè)計(jì)是其強(qiáng)項(xiàng)之一。在設(shè)計(jì)過程中，Altair Inspire可以自動(dòng)實(shí)現(xiàn)材料優(yōu)化和幾何形狀優(yōu)化，以達(dá)到最佳的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和重量比。

HyperMesh 新界面還支持在模型上查看變量的厚度，形狀變量的范圍，顯示優(yōu)化結(jié)果的云圖和動(dòng)畫等，操作起來更加友好。不過只有新界面的 HyperMesh 才有這些功能。所以，又多了一個(gè)使用 HyperMesh 新界面的理由。

頂尖優(yōu)化：設(shè)計(jì)創(chuàng)新，輕量化與性能最大化OptiStruct 作為行業(yè)黃金標(biāo)準(zhǔn)，提供拓?fù)洹⑿蚊?、尺寸?em>形狀、自由尺寸全類型優(yōu)化技術(shù)。

一般來說優(yōu)化設(shè)計(jì)主要包括優(yōu)化目標(biāo)、工況條件及約束條件3個(gè)要素，優(yōu)化目標(biāo)不同對(duì)應(yīng)的數(shù)學(xué)模型也不同。利用Altair Inspire軟件進(jìn)行仿真驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)分為以下幾個(gè)步驟：①草繪或輸入模型；②簡(jiǎn)化零件；③設(shè)置相應(yīng)的材料和載荷；④產(chǎn)生理想的形狀；⑤確認(rèn)性能；⑥將概念設(shè)計(jì)輸出為CAD幾何模型。

與其他三維軟件相比，Altair Inspire有很好的兼容性，它可以與SolidWorks、CATIA、Creo、NX等常見的CAD軟件無縫集成，使得用戶可以更加自由地進(jìn)行設(shè)計(jì)，方便用戶進(jìn)行協(xié)同設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)交流。 在增材制造中，Altair Inspire的應(yīng)用非常廣泛。它可以幫助用戶優(yōu)化3D打印結(jié)構(gòu)的支撐、減少零件重量、提高零件強(qiáng)度等等。

本期我們就來講講如何使用 Altair HyperMesh? 新界面進(jìn)行設(shè)計(jì)探索（文末有操作視頻及模型分享，不妨邊看邊上手試試哦~）。Altair HyperStudy? 擁有強(qiáng)大的 DOE 和優(yōu)化算法，但是在做 DOE 和優(yōu)化的時(shí)候看不見模型。例如要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)機(jī)翼翼尖節(jié)點(diǎn)的位移響應(yīng)，可能會(huì)因?yàn)椴恍⌒妮斎肓隋e(cuò)誤的 ID 號(hào)而選到機(jī)身上去，設(shè)計(jì)變量的情形也差不多。

本文采用的自由形狀優(yōu)化技術(shù)是一種基于網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)自由變形的技術(shù)，該技術(shù)基于目標(biāo)函數(shù)對(duì)設(shè)計(jì)域網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)的靈敏度分析以及每次迭代的移動(dòng)控制策略，能夠自動(dòng)地改變?cè)O(shè)計(jì)域的網(wǎng)格坐標(biāo)，省去了設(shè)計(jì)人員手動(dòng)對(duì)單元網(wǎng)格進(jìn)行變形的步驟，設(shè)計(jì)人員只需要在結(jié)構(gòu)上選擇節(jié)點(diǎn)集合再設(shè)定好移動(dòng)控制參數(shù)即可等待優(yōu)化結(jié)果報(bào)告。

*本文投稿自汽車行業(yè)用戶方永利本文采用 Altair OptiStruct 求解器在概念設(shè)計(jì)階段，通過引入拓?fù)?em>優(yōu)化技術(shù)，結(jié)合等效靜態(tài)載荷法，將沖擊工況的非線性動(dòng)態(tài)載荷轉(zhuǎn)化為等效靜態(tài)載荷，與線性靜態(tài)工況結(jié)合進(jìn)行多學(xué)科多工況的拓?fù)?em>優(yōu)化。此方法能夠在設(shè)計(jì)自由度較高的概念階段確定最優(yōu)的材料分布和形狀，為后續(xù)減重降本設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)。