ANSA-Isight聯(lián)合TOPO優(yōu)化

2016-10-24 by:CAE仿真在線(xiàn) 來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng)

優(yōu)化模型為單約束多目標(biāo)優(yōu)化,在滿(mǎn)足應(yīng)力要求的基礎(chǔ)之上(小于200Mpa),改變相關(guān)參數(shù)使得重量最小化,剛度最大化(位移最小)。模型如下圖所示,藍(lán)色標(biāo)識(shí)為固定邊界,紅色標(biāo)識(shí)為500N/mm2的壓力載荷,在此工況下進(jìn)行減重和剛度的優(yōu)化。

圖1多目標(biāo)優(yōu)化模型

根據(jù)工況,在ANSA中用Morphing工具將如下的控制點(diǎn)進(jìn)行參數(shù)化,一共六個(gè)參數(shù),通過(guò)移動(dòng)圖中各參數(shù)對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)來(lái)控制模型尺寸的變化。

圖2Morphing參數(shù)化示意圖

依次在ANSA、Meta中進(jìn)行相關(guān)的設(shè)置,然后在Isight中搭建優(yōu)化流程,如下圖所示:

圖3Isight優(yōu)化流程

各組件的作用:

a) ANSA組件用來(lái)向DV文件寫(xiě)入設(shè)計(jì)變量值,調(diào)用ANSA進(jìn)行參數(shù)調(diào)整,導(dǎo)出INP文件和Mass信息文件,并且從Mass信息文件中讀取質(zhì)量信息;

b) Abaqus組件用來(lái)調(diào)用Abaqus求解器計(jì)算inp文件;

c) Meta_stress和Meta_U組件分別用來(lái)調(diào)用Meta軟件,并且讀取對(duì)應(yīng)的最大應(yīng)力值和最大位移值。

d) Mass_add組件是一個(gè)計(jì)算器組件,主要用來(lái)計(jì)算重量增加百分比,便于觀察優(yōu)化進(jìn)程。

選用了基于Pointer-2的組合優(yōu)化策略,該方法能夠讓Isight軟件自動(dòng)選擇最佳優(yōu)化算法進(jìn)行組合優(yōu)化設(shè)計(jì),并且適用于多數(shù)線(xiàn)性及非線(xiàn)性設(shè)計(jì)空間,以及連續(xù)與不連續(xù)設(shè)計(jì)空間。在Exploration組件中需要設(shè)置約束、目標(biāo)標(biāo)量。為了保證優(yōu)化的效率,給設(shè)計(jì)變量設(shè)計(jì)了取值范圍,如下表所示:

表1參數(shù)取值范圍

參數(shù)	取值范圍
1_x	0.0;0.5;1.0;1.5;2.0;2.5;3.0;3.5;4.0;4.5;5.0;5.5;6.0;6.5;7.0;7.5;8.0;8.5;9.0;9.5;10.0
1_y	0.0;0.5;1.0;1.5;2.0;2.5;3.0;3.5;4.0;4.5;5.0;5.5;6.0;6.5;7.0;7.5;8.0;8.5;9.0;9.5;10.0
2_x	0.0;0.5;1.0;1.5;2.0;2.5;3.0;3.5;4.0;4.5;5.0;5.5;6.0;6.5;7.0;7.5;8.0;8.5;9.0;9.5;10.0
3_y	0.0;0.5;1.0;1.5;2.0;2.5;3.0;3.5;4.0;4.5;5.0;5.5;6.0;6.5;7.0;7.5;8.0;8.5;9.0;9.5;10.0
corner	0.0;2.0;4.0;6.0;8.0;10.0;12.0;14.0;16.0;18.0;20.0;22.0;24.0;26.0;28.0;30.0
end	0.0;2.0;4.0;6.0;8.0;10.0;12.0;14.0;16.0;18.0;20.0;22.0;24.0;26.0;28.0;30.0

整個(gè)優(yōu)化過(guò)程如下表所示,在第99次迭代獲得本次優(yōu)化最優(yōu)解,隨后停止迭代。

表2優(yōu)化迭代過(guò)程

	1_x	1_y	2_x	3_y	corner	end	Add	displacement	mass	stress
1	3	0.5	1	0.5	10	12	0.080542166	0.706555665	0.00451109	213.502335
2	7	0.5	1	0.5	10	12	0.076687898	0.676688373	0.00453	195.666794
3	9	0.5	1	0.5	10	12	0.074812739	0.664536655	0.0045392	197.316116
。。。
97	7	7.5	5	7.5	28	18	0.130409172	0.646708012	0.00426643	199.048157
98	8	7.5	5	7.5	28	18	0.129801783	0.641189933	0.00426941	199.326538
99	8	8	5	7.5	28	18	0.129400255	0.639119148	0.00427138	199.355225
100	8	8	5	7.5	28	18	0.129400255	0.639119148	0.00427138	199.355225
101	8	8	5	7.5	28	18	0.129400255	0.639119148	0.00427138	199.355225

優(yōu)化前后應(yīng)力云圖及位移云圖如圖4至圖7所示:

優(yōu)化前后模型對(duì)比,如下圖所示:

圖9、圖10、圖11分別為位移、重量、應(yīng)力的歷史變化曲線(xiàn):

圖9 History of displacement

圖10History of mass

圖11History of stress

優(yōu)化前后模型相關(guān)參數(shù)如下表所示:

表3 參數(shù)變化

參數(shù)	應(yīng)力/Mpa	位移/mm	重量/T
優(yōu)化前	225.4	0.7241	4.906E-3
優(yōu)化后	199.4	0.6390	4.271E-3
變化百分比	減小11.54%	減小11.75%	減重12.94%