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本例以汽車控制臂三種工況、加上1階模態(tài)下的多目標(biāo)拓?fù)鋬?yōu)化為例，講述在optistruct中是如何進(jìn)行多目標(biāo)拓?fù)鋬?yōu)化，非公式，目的就是快速得到傳遞路徑，與傳統(tǒng)輸入公式傳遞路徑基本上百分九十以上的相似度，如果有需要公式方面的同學(xué)也可以聯(lián)系我，有相關(guān)的資料購(gòu)買后對(duì)于模型中不懂的地方都可以問(wèn)

本文將著重介紹利用Ansys2019R2最新版本的最新技術(shù)，如何實(shí)現(xiàn)電機(jī)多轉(zhuǎn)速工況下由電磁力引起結(jié)構(gòu)振動(dòng)噪聲的分析流程(之前版本只限于某個(gè)指定轉(zhuǎn)速工況下的電磁振動(dòng)噪聲分析，無(wú)法自動(dòng)實(shí)現(xiàn)多轉(zhuǎn)速工況下的分析流程及噪聲瀑布圖的輸出；而Ansys2019R2可以實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能)。另外本文下面顯示的模型僅供為了說(shuō)明分析流程之用。

對(duì)于優(yōu)化軟件，建議使用最新的版本，增加很多實(shí)用的功能，例如HyperStudy 2019以后增加的模態(tài)追蹤。對(duì)于多學(xué)科優(yōu)化，最主要的是如何搭建流程，提取分析結(jié)果作為響應(yīng)。OptiStruct是個(gè)很好的工具，優(yōu)化、分析均可，因此在2021年，決定擴(kuò)充OptiStruct的分析內(nèi)容，從線性分析、非線性分析、NVH分析到疲勞分析，只有掌握了分析，才能有后續(xù)的優(yōu)化。

圖6所示為徑向工況模擬結(jié)果。4 基于Optistruct的輪轂多工況拓?fù)鋬?yōu)化本文主要研究輪轂的徑向和彎矩工況，其約束條件和受力都不同，所以拓?fù)鋬?yōu)化會(huì)得到2種不同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，因而多工況下的剛度優(yōu)化成為了多目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題。為達(dá)到最優(yōu)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，引入折中規(guī)劃法解決多工況優(yōu)化問(wèn)題。折中規(guī)劃法通過(guò)折中優(yōu)化設(shè)計(jì)變量對(duì)多個(gè)目標(biāo)的影響，將多目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題轉(zhuǎn)化為單目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題[15-17]。

這些工況下，OptiStruct 和行業(yè)主流工具的結(jié)果非常接近，通常變形和應(yīng)力范圍誤差在 5% 以內(nèi)，有的場(chǎng)景只有 1%~2%。比如拖車鉤安裝支架強(qiáng)度分析，可以看到結(jié)果分別是 457和 459，基本處于一致范圍。

2 分析結(jié)果本文利用HyperWorks仿真平臺(tái)的OptiStruct求解器對(duì)該軌道交通空調(diào)風(fēng)機(jī)總成進(jìn)行求解。OptiStruct是Altair公司一款功能非常強(qiáng)大的通用結(jié)構(gòu)分析求解器，被廣泛應(yīng)用于線性和非線性結(jié)構(gòu)分析，適用于多個(gè)學(xué)科，包括靜力學(xué)和動(dòng)力學(xué)、振動(dòng)、聲學(xué)、疲勞和多物理場(chǎng)。

針對(duì)多個(gè)荷載工況的傳統(tǒng)迭代設(shè)計(jì)方法是，在每次迭代中都去除低應(yīng)力部分，但這通常都會(huì)很耗時(shí)。原始組件的設(shè)計(jì)花費(fèi)了數(shù)周時(shí)間，而解決方案卻在結(jié)構(gòu)效率方面差強(qiáng)人意。解決方案作為Altair HyperWorks仿真軟件的現(xiàn)有用戶，DUEM團(tuán)隊(duì)把目光投向了OptiStruct軟件，希望借其之力應(yīng)對(duì)這項(xiàng)挑戰(zhàn)。OptiStruct是Altair HyperWorks CAE軟件中提供的一款設(shè)計(jì)工具。

<p>緊接上篇《OptiStruct非線性之前車門(mén)下沉分析》，本篇將介紹 OptiStruct 非線性系列之車門(mén)過(guò)開(kāi)分析，該文涉及的基礎(chǔ)模型與上篇模型一致（<strong>模型可在文末進(jìn)行下載~</strong>），僅載荷約束及分析目標(biāo)有所變化，一起來(lái)看看本期的內(nèi)容吧~</p><p><br></p><p><strong>分析目的</strong></p><p>檢驗(yàn)車門(mén)在過(guò)開(kāi)濫用工況下的強(qiáng)度性能，需滿足加載和卸載位移需求

定義瞬態(tài)分析工況 9. 定義瞬態(tài)響應(yīng)分析的響應(yīng)輸出類型 首先打開(kāi)Hypermesh，選擇Optistruct模塊，創(chuàng)建懸臂梁網(wǎng)格模型，并賦予對(duì)應(yīng)材料和屬性。 把屬性和材料賦予組件。然后創(chuàng)建SPC loadcollector，將懸臂梁左部節(jié)點(diǎn)全約束。

這些工況下，OptiStruct 和行業(yè)主流工具的結(jié)果非常接近，通常變形和應(yīng)力范圍誤差在 5% 以內(nèi)，有的場(chǎng)景只有 1%~2%。比如拖車鉤安裝支架強(qiáng)度分析，可以看到結(jié)果分別是 457和 459，基本處于一致范圍。

這些案例印證了OptiStruct在極端工況下的可靠性，也成為行業(yè)標(biāo)桿。在汽車行業(yè)，輕量化與新能源轉(zhuǎn)型相輔相成。OptiStruct支持從車身底盤(pán)到電池包的全組件優(yōu)化，既能通過(guò)多物理場(chǎng)仿真保障碰撞安全與NVH性能，又能精準(zhǔn)控制材料用量，幫助車企實(shí)現(xiàn)10-30%的減重目標(biāo)，直接提升續(xù)航里程與燃油經(jīng)濟(jì)性。

②其他約束：根據(jù)具體分析模型，可能需要約束控制臂連接點(diǎn)的某些自由度。 優(yōu)化問(wèn)題定義 (OptiStruct Control Cards)：①目標(biāo)函數(shù) (Objective)：最常用的是最小化柔度（最大化整體剛度），對(duì)應(yīng) DTPL卡片。

最常規(guī)的想法是在各個(gè)節(jié)點(diǎn)分別創(chuàng)建一個(gè)單獨(dú)的工況進(jìn)行分析，但是這并不是本例想要介紹的。本例只創(chuàng)建一個(gè)工況，但是有很多load collector（每個(gè)里面放一個(gè)節(jié)點(diǎn)的FORCE），讓HyperStudy運(yùn)行的時(shí)候不斷更換工況中的load collector ID。其實(shí)還有更簡(jiǎn)單的方法，只創(chuàng)建一個(gè)力，一個(gè)工況，讓HyperStudy運(yùn)行的時(shí)候不斷更換力作用節(jié)點(diǎn)的ID。

針對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)罩輕量化的設(shè)計(jì)與多目標(biāo)優(yōu)化的問(wèn)題，本文對(duì)熔模精密鑄造的一體化發(fā)動(dòng)機(jī)罩進(jìn)行了可靠性分析。首先對(duì)長(zhǎng)安CS15發(fā)動(dòng)機(jī)罩進(jìn)行了一體化幾何模型的正向設(shè)計(jì)，再建立原鋼制發(fā)動(dòng)機(jī)罩和鑄鋁一體化發(fā)動(dòng)機(jī)罩的有限元模型和抗凹性剛度、局部受壓剛度、正向彎曲剛度、側(cè)向彎曲剛度、中部扭轉(zhuǎn)剛度和約束模態(tài)6種分析工況。

可靠性的隨機(jī)分析（根據(jù)需求）。 本文以Isight環(huán)境介紹整車多學(xué)科優(yōu)化及輕量化優(yōu)化。針對(duì)剛度、NVH等線性工況，首先進(jìn)行靈敏度分析進(jìn)行變量篩選。針對(duì)碰撞等分線性工況，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)篩選出設(shè)計(jì)變量。然后分別針對(duì)不同的工況進(jìn)行DOE分析采樣，用于構(gòu)建元模型，包括質(zhì)量元模型。