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三、尺寸優化結果提交Optistruct求解器進行優化求解，經過30步迭代優化獲取最優解，優化目標迭代歷程如圖6所示： 圖6 優化目標迭代歷程優化結果提取：提取最終尺寸優化結果分布，如圖7所示： 圖7 優化結果說明

自由尺寸優化：自由尺寸優化是一種更靈活的方法，它允許在優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的優化算法來找到最佳解決方案。在汽車輕量化中，自由尺寸優化可以用來創造創新的設計，以滿足復雜的性能目標。尺寸優化：尺寸優化涉及到優化零部件的尺寸（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，以改善強度、剛度、耐久性等方面的性能。

OptiStruct在結構優化方面擁有較強的能力，可以進行靜力學分析優化、疲勞分析優化、動力學分析優化等等。具體的優化方法包括拓撲優化、自由尺寸優化、形貌優化、尺寸（參數）優化、形狀優化、自由形狀優化。各方法定義如下： 拓撲優化：在滿足給定約束的前提下，針對目標函數在給定設計空間尋找最優材料布局。

上圖中的各根桿件，該采取什么截面形式，以及該截面的尺寸（例如，空心管的外徑及壁厚），我們并不知道該如何設定，此時可以使用optistruct的尺寸優化技術。 使用尺寸優化技術，optistruct會充分使用各種優化設計算法，在一定的范圍內變化這些我們所給定的尺寸，以尋求在最省材料的基礎上又能保證剛度和強度的夾子。

該論文以基于OptiStruct的壓縮機殼體VTF仿真分析及形貌優化為主題開展相關研究，論文對壓縮機殼體進行了VTF分析，基于OptiStruct對其壓縮機殼體結構的筋肋布局等進行了形貌優化，并得到最佳的加強筋的位置、形狀及尺寸，從而改善了壓縮機的振動噪聲性能。

5結論本文應用 HyperWorks 中的 OptiStruct 對起重機車架進行了輕量化設計，調整車架截面尺寸和部分板件的厚度。經過優化，車架主焊接結構減重253KG(5%)，剛度性能比優化前略有提升，應力滿足要求，吊載應力測試試驗及可靠性試驗均滿足要求。

Altair OptiStruct? 自由形狀優化算法：classic 和 vertex morphingAltair OptiStruct? 自由形狀優化算法分 classic 和 vertex morphing 兩類，vertex morphing 方法自由度更大，但是計算量也會隨之大幅度增加，而且 vertex morphing 方法目前還是 beta 版本，使用時需謹慎。

摘 要：本文利用optistruct對壓縮機鑄鋁支架進行了拓撲優化分析，并分析了不同網格尺寸和懲罰因子對拓撲優化結果的影響，成功使壓縮機鑄鋁支架重量降低了54.4%。

圖 3目標函數迭代曲線（加權柔度）圖 4 自由尺寸優化后單元總厚度圖 5 自由尺寸優化后0°鋪層厚度圖 6 自由尺寸優化后45°鋪層厚度圖 7 自由尺寸優化后-45°鋪層厚度圖 8 自由尺寸優化后90°鋪層厚度3.2第二步：詳細厚度調整-鋪層厚度尺寸優化第二步進行尺寸優化，對上一步各個角度鋪層厚度進行微調。

從概念設計階段的拓撲優化，到詳細設計的形狀、尺寸優化，再到復合材料的鋪層優化，它將線性/非線性分析、多物理場耦合等功能無縫集成，讓工程師在一個平臺上就能完成從方案探索到性能驗證的全鏈路工作。搭載的AMSES自動多級子結構求解器，能快速處理百萬自由度模型，一小時內完成數千階模態計算，將原本數月的仿真周期壓縮至數周。航空航天領域的突破最能彰顯其硬核實力。

通常約束 5 個自由度（除了繞主銷的旋轉自由度 Rx）。②其他約束：根據具體分析模型，可能需要約束控制臂連接點的某些自由度。 優化問題定義 (OptiStruct Control Cards)：①目標函數 (Objective)：最常用的是最小化柔度（最大化整體剛度），對應 DTPL卡片。

本文概念設計階段采用拓撲優化方法，拓撲優化是一種創新型設計方法，相對于尺寸優化和形狀優化，具有更多的設計自由度，能夠獲得更大的設計空間[8]。拓撲優化方法主要有變密度法、漸進結構優化法（ESO）、均勻化方法以及水平集方法等。變密度法相對于其他方法更能反映拓撲優化的本質特征，而且其概念簡單、設計變量少，因此更適用于實際工程中的結構優化設計。

Altair OptiStruct? 自由形狀優化算法：classic 和 vertex morphingAltair OptiStruct? 自由形狀優化算法分 classic 和 vertex morphing 兩類，vertex morphing 方法自由度更大，但是計算量也會隨之大幅度增加，而且 vertex morphing 方法目前還是 beta 版本，使用時需謹慎。

3.1 自由尺寸優化通過自由尺寸優化對車門進行初步優化，形成設計優化方向。相比其他優化方式，自由尺寸優化消耗的時間更短，并且不會改變車門的三維結構，能夠在滿足約束條件的前提下，最大限度地減輕整體質量。

圖7 設計變量分布圖尺寸優化設置完成后提交OptiStruct計算，優化分析結果如圖8所示：圖8 尺寸優化單元厚度分布圖由圖8可知，主面立面料厚可減至2.2mm，其余面可減至2.0mm，加強筋厚度可減至2.0mm，優化后的內板總共減重1045g。

【關注公眾號并發送“拓撲優化案例”至后臺即可下載本文案例】 結構優化根據設計變量的不同通常可以分為拓撲優化，形狀優化和尺寸優化。這三種優化手段也對應我們結構設計的不同階段，拓撲優化因為有更多的自由度所以通常用于概念設計階段，形狀優化用于基本設計階段，而尺寸優化就用于最終的詳細設計階段。當然這三種技術在各個階段混合使用的情況也有。

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