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《運(yùn)用ansysworkbench快速優(yōu)化設(shè)計(jì)》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。
1、運(yùn)用ANSYSWorkbench快速優(yōu)化設(shè)計(jì)摘要：從易用性和高效性來(lái)說(shuō)AWE下的DesignXplorer/VT模塊為優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了一個(gè)幾乎完美的方案，CAD模型需改進(jìn)的設(shè)計(jì)變最可以傳遞到AWE環(huán)境下，并且在DesignXplorer/VT下設(shè)定好約束條件及設(shè)計(jì)目標(biāo)麻，可以高度白動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)優(yōu)化設(shè)計(jì)并返冋和關(guān)圖表。本文將結(jié)合實(shí)際應(yīng)用介紹如何使用Pro/E和ANSYS軟件在AWE環(huán)境下如何實(shí)現(xiàn)快速優(yōu)化設(shè)計(jì)過(guò)程。關(guān)鍵詞：有限元分析、集成、ANSYSWorkbench1前言ANSYS系列軟件是融合結(jié)構(gòu)、熱、流體、電磁、
2、聲于一體的大型通用多物理場(chǎng)有限元分析軟件，在我國(guó)廣泛應(yīng)用于航空航天、船舶、汽車、土木工程、機(jī)械制造等行業(yè)。ANSYSWorkbenchEnvironment(AWE)是ANSYS公司開(kāi)發(fā)的浙一代前后處理環(huán)境，并且定為于一個(gè)CAE協(xié)同平臺(tái)，該環(huán)境提供了與CAD軟件及設(shè)計(jì)流程高度的集成性，并且新版本增加了ANSYS很多軟件模塊并實(shí)現(xiàn)了很多常用功能，使產(chǎn)品開(kāi)發(fā)屮能快速應(yīng)用CAE技術(shù)進(jìn)行分析，從而減少產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期、提高產(chǎn)品附加價(jià)值?，F(xiàn)今，對(duì)于一個(gè)制造商，產(chǎn)品質(zhì)量關(guān)乎聲譽(yù)、產(chǎn)品利潤(rùn)關(guān)乎發(fā)展，所以優(yōu)化設(shè)讓在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中越來(lái)越
3、受重視，并且方法手段也越來(lái)越多。從易用性和高效性來(lái)說(shuō)AWE下的DesignXplorer/VT模塊為優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了一個(gè)幾乎完美的方案，CAD模型需改進(jìn)的設(shè)計(jì)變量可以傳遞到AWE環(huán)境下，并且在DesignXplorer/VT下設(shè)定好約束條件及設(shè)計(jì)H標(biāo)后，可以高度口動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)優(yōu)化設(shè)計(jì)并返冋和關(guān)圖表，本文將結(jié)合實(shí)際應(yīng)用介紹如何使用Pro/E和ANSYS軟件在AWE環(huán)境下如何實(shí)現(xiàn)快速優(yōu)化設(shè)計(jì)過(guò)程。2優(yōu)化方法與CAE在保證產(chǎn)品達(dá)到某些性能冃標(biāo)并滿足一定約束條件的前提下，通過(guò)改變某些允許改變的設(shè)計(jì)變雖:，使產(chǎn)品的指標(biāo)或性能
4、達(dá)到最期望的F1標(biāo)，就是優(yōu)化方法。例如，在保證結(jié)構(gòu)剛強(qiáng)度滿足耍求的前提下，通過(guò)改變某些設(shè)讓變量，使結(jié)構(gòu)的重量最輕最合理，這不但使得結(jié)構(gòu)耗材上得到了節(jié)省，在運(yùn)輸安裝方面也提供了方便，降低運(yùn)輸成本。再如改變電器設(shè)備各發(fā)熱部件的安裝位置，使設(shè)備箱體內(nèi)部溫度峰值降到最低，是一個(gè)典型的門然對(duì)流散熱問(wèn)題的優(yōu)化實(shí)例。在實(shí)際設(shè)計(jì)耳生產(chǎn)中，類似這樣的實(shí)例不勝枚舉。優(yōu)化作為一種數(shù)學(xué)方法，通常是利用對(duì)解析函數(shù)求極值的方法來(lái)達(dá)到尋求最優(yōu)值的口的?；跀?shù)值分析技術(shù)的CAE方法，顯然不可能對(duì)我們的冃標(biāo)得到一個(gè)解析函數(shù)，CAE計(jì)算所求得的結(jié)
5、果只是一個(gè)數(shù)值。然而，樣條插值技術(shù)又使CAE屮的優(yōu)化成為可能，多個(gè)數(shù)值點(diǎn)可以利用插值技術(shù)形成一條連續(xù)的可用函數(shù)表達(dá)的曲線或曲而，如此便回到了數(shù)學(xué)意義上的極值優(yōu)化技術(shù)上來(lái)。樣條插值方法當(dāng)然是種近似方法，通常不可能得到hl標(biāo)函數(shù)的準(zhǔn)確曲面,但利用上次計(jì)算的結(jié)果再次插值得到一個(gè)新的曲面，相鄰兩次得到的曲面的距離會(huì)越來(lái)越近，當(dāng)它們的距離小到一定程度時(shí)，可以認(rèn)為此時(shí)的曲面可以代表目標(biāo)也面。那么，該山tfri的最小值，便可以認(rèn)為是目標(biāo)最優(yōu)值。以上就是CAE方法屮的優(yōu)化處理過(guò)程。一個(gè)典型的CAD與CAE聯(lián)合優(yōu)化過(guò)程通常需要經(jīng)
6、過(guò)以下的步驟來(lái)完成：1、參數(shù)化建模：利用CAD軟件的參數(shù)化建模功能把將要參與優(yōu)化的數(shù)據(jù)（設(shè)計(jì)變量）定義為模型參數(shù)，為以后軟件修正模型提供可能。2、CAE求解：對(duì)參數(shù)化CAD模型進(jìn)行加載與求解3、后處理：約束條件和冃標(biāo)函數(shù)（優(yōu)化H標(biāo)）提取出來(lái)供優(yōu)化處理器進(jìn)行優(yōu)化參數(shù)評(píng)價(jià)。4、優(yōu)化參數(shù)評(píng)價(jià)：優(yōu)化處理器根據(jù)木次循環(huán)提供的優(yōu)化參數(shù)（設(shè)計(jì)變量、約束條件、狀態(tài)變最及目標(biāo)函數(shù)）與上次循環(huán)提供的優(yōu)化參數(shù)作比較之示確定該次循環(huán)目標(biāo)函數(shù)是否達(dá)到了最小，或者說(shuō)結(jié)構(gòu)是否達(dá)到了最優(yōu)，如果最優(yōu)，完成迭代，退出優(yōu)化循環(huán)圈，否則，進(jìn)行下步。5
7、、根據(jù)已完成的優(yōu)化循環(huán)和當(dāng)前優(yōu)化變量的狀態(tài)修正設(shè)計(jì)變量，重新投入循環(huán)。卜?圖是AWE壞境下數(shù)值優(yōu)化的過(guò)程框圖旦接傳越哎計(jì)變儺圖1AWE環(huán)境下數(shù)值優(yōu)化的過(guò)程框圖3AWE環(huán)境下優(yōu)化的特點(diǎn)DesignXplorer/VT是基于WorkBench平臺(tái)的設(shè)計(jì)變量研究及多H標(biāo)優(yōu)化工具，優(yōu)化設(shè)計(jì)的主要數(shù)據(jù)處理工作由DesignXplorer/VT完成。3.1目前ANSYS的多目標(biāo)優(yōu)化技術(shù)包括:DOE方法和VT技術(shù)。A)DOE方法DOE：DesignOfExperiments,實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。根據(jù)輸入?yún)?shù)的數(shù)目,利用蒙特卡羅抽樣技術(shù)
8、,采集設(shè)計(jì)參數(shù)樣點(diǎn)，計(jì)算每個(gè)樣點(diǎn)的響應(yīng)結(jié)果，利用二次插值函數(shù)構(gòu)造設(shè)計(jì)空間的響應(yīng)面或設(shè)計(jì)曲線。B)VT技術(shù)VT技術(shù)：完全基于單個(gè)單元解，采用泰勒展開(kāi)以及網(wǎng)格變形技術(shù)得到響應(yīng)面，因此，計(jì)算時(shí)間大大減少。3.2DesignXplorer/VT實(shí)現(xiàn)的優(yōu)化方式A)多H標(biāo)優(yōu)化實(shí)際工程需要多個(gè)優(yōu)化冃標(biāo)，工程中需要產(chǎn)品的總休性能較好，而不是某一項(xiàng)指標(biāo)最好。產(chǎn)品多項(xiàng)指標(biāo)皆趨向于最好，1佃不能某項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到
