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課程簡介 電機的設計參數眾多，各參數之間往往具有強耦合、非線性的關系，同時，電機的運行涉及到多物理場的相互作用，電機工程師面對的是大規模、高難度、多物理場優化設計問題。解決如此復雜的工程問題需要兩個重要的基礎工作，即建立復雜的參數化幾何模型，和制定合理的多目標優化策略并高效實施。

ANSYS Maxwell作為業界最佳低頻電磁場仿真設計軟件，提供了多種幾何參數化建模的方法，適用于不同復雜程度的工程問題；同時，借助于ANSYS Workbench平臺電磁、結構、流體以及優化模塊，可進行電機多物理場耦合的多變量多目標優化設計，另外借助于ANSYS平臺強大的并行、分布式計算能力，工程師可在最短的時間內對復雜優化策略進行分析和驗證，快速實現產品迭代創新。

與ansys的數據傳遞最優化 % 清空環境變量 input_test=input; %input(9:end,:)'; %output_test=output';%output(9:end)'; %% 遺傳算法參數初始化 maxgen=40; %進化代數，即迭代次數 sizepop=10;

返回ansys workbench界面，在Project處雙擊Optimization進入優化界面設置優化參數，目標參數P4、P5、P6均設置為最小值，限制類型為無限制。然后點擊Update，完成后在Candidate Points即可查看目標函數的三個最優候選點。

用戶可通過修改腳本開頭的參數部分，定義模型幾何尺寸、單元類型及分析控制選項。修改完成后，直接運行腳本即可完成模型生成與計算。1.3. 模型特點與優勢本案例的主要特點包括以下幾點：純參數化建模方式，可快速生成不同幾何形態的肋環型網殼結構。支持 BEAM4 與 LINK8 兩種單元類型的自動切換，便于進行不同精度的受力分析。

本文采用的Ansys Maxwell與ADAMS聯合仿真的方法，能夠獲取吸力特性、位移特性等電磁機構重要參數，為電磁機構的優化設計提供了新的思路。

21890 kgW = (maximum) = 0.87834 rad/secDirect stress = 2.0386e7 PaBuckling stress = 6.1526e6 Pa1.5 ANSYS分析在Ansys Workbench中導入APDL文件，并新建優化設計分析如下圖示：在Mechanical APDL中的Analysis將APDL的參數定義好是輸入參數還是輸出參數

在Workbench中，參數分為兩種類型：輸入參數和輸出參數。 輸入參數定義被研究系統的幾何形狀或分析輸入。包括幾何形狀參數：模型尺寸、位置及拓撲參數，分析輸入參數：壓力、邊界條件、材料特性和板厚等。 輸出參數是模型的信息，或者是分析的響應輸出。

拓撲優化的方法通常包括以下幾個步驟：建立結構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化的區域和參數，定義優化目標和約束條件；進行拓撲優化計算，通過自動添加或刪除材料，調整結構形狀和材料分布，實現優化目標的達成；對優化結果進行評估和驗證，確定最終的優化結構和參數；基于優化結果，建立工程化結構數模[2]。

返回ansys workbench界面，在Project處雙擊Optimization進入優化界面設置優化參數，目標參數P4、P5均設置為最小值，限制類型為無限制。然后點擊Update，完成后在Candidate Points即可查看目標函數的三個最優候選點。

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。

應用場景包括結構方案對比、模態研究、參數優化及結構穩定性分析等。1.6.

使用python代碼將 Ansys optiSLang附帶的優化器與求解器Ansys Zemax OpticStudio + Ansys Lumerical鏈接非常有用。優勢在于可以在每個優化周期中進行數據的預處理跟后處理，靈活性非常高。本章節會對代碼結構進行解釋。 代碼的基本結構首先由 OpticStudio 中的按鈕生成，如圖 9 所示。

第一個是基于workbench創建的優化，可以參考文章（基于Ansys Workbench和Speos的準直全反射透鏡優化設計案例），第二種使用optiSLang及其強大的優化功能，在optiSLang種直接調用Ansys Speos求解器，訪問發布的參數，設計識別最重要的輸入參數，多目標優化在不同目標之間進行權衡，第三種是利用嵌入到Speos中的優化工具optimization，允許基于隨機算法Random

在正常入射時開始呈白色，當增大入射角時，它看起來像暖白色，幾乎是紅色，同樣的另外兩個優化設計?？梢钥吹筋愃频内厔?，但不同的顏色外觀。選擇第一個優化設計，并獲得一些顏色變化的指標，將顯示光源表面使用texture顯示具體圖像，在顯示器上顯示圖像時，不同事先角度顏色變化。

2.1 求解結構的靜力分析使用與模態分析相同波形參數的波紋管，分別進行特征值屈曲分析，首先要對結構進行靜力分析。同樣先導入模型到ANSYS中，定義材料屬性為304不銹鋼，采用相同類型的網格劃分結構，之后添加約束，將波紋管兩端固定，與模態分析邊界條件不同的是，在波紋管內部施加1 MPa單位載荷(圖9),因為要進行屈曲分析，必須添加至少1個可以導致結構發生屈曲的結構載荷。

LocalSections(局部截面)：沿基線的曲線特征參數；沿三軸的轉動；沿三個方向的移動；面內兩方向的縮放。PID/MAT(屬性/材料)：殼單元厚度，材料屬性。 通過對以上對象進行參數化，可以優化截面形狀，梁系位置\形狀，關鍵接頭尺寸，部件厚度，材料等。

在優化開始之前，首先需要在Workbench中構建Speos和DesignXplorer兩個程序的連接：1、打開Workbench，新建一個項目，將Speos分析系統拖入項目原理圖中，右鍵Geometry，導入幾何結構，雙擊或右鍵仿真任務選擇生成參數，Speos自動啟動。2、在Speos中定義要導入Workbench的輸入參數：選擇TIR Lens 設計中的參數。

本文通過使用Ansys Fluent這一流體力學數值模擬軟件，研究了吹膜旋轉牽引氣墊輥內部的流動行為，并探討了不同設計參數對出風均勻性的影響。通過數值模擬結果的分析和對比，可以為氣墊輥的設計和優化提供理論指導，以提高吹膜工藝的質量和效率。