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《ANSYS優(yōu)化設(shè)計(jì)含幾個(gè)實(shí)例.doc》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在應(yīng)用文檔-天天文庫(kù)。
1、7ANSYS優(yōu)化設(shè)計(jì)1.認(rèn)識(shí)ANSYS優(yōu)化模塊1.1什么時(shí)候我需要它的幫忙?什么是ANSYS優(yōu)化？我想說(shuō)明一個(gè)例子要比我在這里對(duì)你絮叨半天容易理解的多。注意過(guò)普通的水杯嗎？底面圓圓的，上面加蓋的哪一種。仔細(xì)觀察一下，你會(huì)發(fā)現(xiàn)比較老式的此類(lèi)水杯有一個(gè)共同特點(diǎn)：底面直徑＝水杯高度。圖1水杯的簡(jiǎn)化模型為什么是這樣呢？因?yàn)橹挥袧M(mǎn)足這個(gè)條件，才能在原料耗費(fèi)最少的情況下使杯子的容積最大。在材料一定的情況下，如果水杯的底面積大，其高度必然就要?。蝗绻叨茸兇罅?，底面積又大不了，如何調(diào)和這兩者之間的矛盾？其實(shí)這恰恰就反應(yīng)了一個(gè)
2、完整的優(yōu)化過(guò)程。在這里，一個(gè)水杯的材料是一定的，所要優(yōu)化的變量就是杯子底面的半徑r和杯子的高度h，在ANSYS的優(yōu)化模塊里面把這些需要優(yōu)化的變量叫做設(shè)計(jì)變量（DV）；優(yōu)化的目標(biāo)是要使整個(gè)水杯的容積最大，這個(gè)目標(biāo)在ANSYS的優(yōu)化過(guò)程里叫目標(biāo)函數(shù)（OBJ）；再者，對(duì)設(shè)計(jì)變量的優(yōu)化有一定的限制條件，比如說(shuō)整個(gè)杯子的材料不變，這些限制條件在ANSYS的優(yōu)化模塊中用狀態(tài)變量（SV）來(lái)控制。下面我們就來(lái)看看ANSYS中怎么通過(guò)設(shè)定DV、SV、OBJ，利用優(yōu)化模塊求解以上問(wèn)題。首先參數(shù)化的建立一個(gè)分析文件（假設(shè)叫volu.
3、inp），水杯初始半徑為R＝1，高度為H＝1（DV），由于水杯材料直接喝水杯的表面積有關(guān)系，這里假設(shè)水杯表面積不能大于100，這樣就有S＝2πRH＋2πR2<100（SV），水杯的容積為V＝πR2H（OBJ）。File:volu.inp(用參數(shù)直接定義也可或者在命令欄內(nèi)直接寫(xiě))R=1H=1S=2*3.14*R*H+2*3.14*R*RV=10000/(3.14*R*R*H)然后再建一個(gè)優(yōu)化分析文件（假設(shè)叫optvolu.inp）,設(shè)定優(yōu)化變量，并求解。/clear,nostart/input,volu,inp/
4、optopanl,volu,inpopvar,R,dv,1,10,1e-2opvar,H,dv,1,10,1e-2opvar,S,sv,,100,1e-2opvar,V,obj,,,1e-2opkeep,onoptype,subpopsave,optvolu,opt0opexec最后，打開(kāi)Ansys6.1，在命令輸入框中鍵入“/input,optvolu,inp”，整個(gè)優(yōu)化過(guò)程就開(kāi)始了。7圖2ANSYS優(yōu)化過(guò)程圖幾秒鐘的優(yōu)化過(guò)程結(jié)束后，讓我們來(lái)看一下優(yōu)化的結(jié)果：/optoptlist,all圖3優(yōu)化結(jié)果1上圖中
5、左右?guī)?的SET22是最優(yōu)解，由此可以看出，要想在表面積一定的情況下使水杯容積最大，的確有這樣一個(gè)規(guī)律H=D=2*R。有興趣的同志可以用求極值的方法演算一下，一定會(huì)得到相同的答案。ANSYS的優(yōu)化模塊是用來(lái)求解工程分析中的優(yōu)化例子的，但上面一個(gè)例子說(shuō)明即使這樣于工程毫無(wú)關(guān)系純數(shù)學(xué)極值問(wèn)題，也能夠輕松求解。不過(guò)在細(xì)節(jié)處會(huì)有一些技巧，后面再仔細(xì)分析。（其實(shí)用ANSYS的優(yōu)化模塊完全能解決數(shù)學(xué)上比較負(fù)責(zé)的極值問(wèn)題，不過(guò)現(xiàn)在有了Matlab、Mathematica，大概也沒(méi)有人愿意來(lái)用ANSYS獻(xiàn)丑了）。1.2ANSY
6、S優(yōu)化設(shè)計(jì)基礎(chǔ)前面寫(xiě)了一個(gè)例子，來(lái)說(shuō)明ANSYS的基本優(yōu)化過(guò)程。在這一節(jié)中，我們結(jié)合這個(gè)例子來(lái)說(shuō)明一下優(yōu)化模塊中的一些概念。1.2.1優(yōu)化模塊中的三大變量：設(shè)計(jì)變量（DV）：即自變量。例子中的opvar,R,dv,1,10,1e-2就是用來(lái)定義一個(gè)設(shè)計(jì)變量R，其上限為10，下限為1，公差為10-2（公差和優(yōu)化過(guò)程的收斂有關(guān)）。ANSYS優(yōu)化模塊中允許定義不超過(guò)60個(gè)設(shè)計(jì)變量。狀態(tài)變量（SV）：用來(lái)體現(xiàn)優(yōu)化的邊界條件，是設(shè)計(jì)變量的函數(shù)。例子里面opvar,S,sv,,100,1e-2就是定義了一個(gè)狀態(tài)變量S，它的
7、上限為100，無(wú)下限，公差為10-2。從文件volu.inp中可以看到，S=2*3.14*R*H+2*3.14*R*R。可見(jiàn)，定義這樣一個(gè)狀態(tài)變量，即是限制水杯的表面積（可以認(rèn)為表示材料的多少）不大于100。在ANSYS優(yōu)化模塊中用戶(hù)可以定義不超過(guò)100個(gè)狀態(tài)變量。目標(biāo)函數(shù)（OBJ）：最終的優(yōu)化目的。它必須是設(shè)計(jì)變量的函數(shù)，而且只能求其最小值?？吹絭olu.inp里面目標(biāo)函數(shù)的定義了吧V=10000/(3.14*R*R*H)，為了把求最大體積轉(zhuǎn)化為求最小值，只好對(duì)它求倒數(shù)了；如果知道目標(biāo)函數(shù)的上限，還可以用一個(gè)
8、大數(shù)減目標(biāo)函數(shù)的方法來(lái)轉(zhuǎn)換。例子中opvar,V,obj,,,1e-2就是定義了一個(gè)目標(biāo)函數(shù)V，它的公差是10-2。1.2.2ANSYS優(yōu)化模塊中的兩種求解模式ANSYS優(yōu)化模塊的求解有兩種運(yùn)行模式，一種是在GUI方式下運(yùn)行，即已經(jīng)打開(kāi)ANSYS的分析界面后進(jìn)行分析；另一種是Batch模式，無(wú)需打開(kāi)ANSYS分析界面，后臺(tái)運(yùn)行求解。前面例子的運(yùn)行過(guò)程其實(shí)就是一個(gè)典型的GUI方式體現(xiàn)，它
