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第四章尺寸优化技术实例

第一节实例：支架的尺寸优化

8 启动OptiStruct

（1）在Analysis页面下选择OptiStruct面板。

（2）在input file域后单击save as按钮。

（3）弹出Save file对话框。

（4）在File name域选择想要保存OptiStruct文件的路径，并输入文件名bracket_ size.fem。

（5）以.fem作为扩展名的文件是OptiStruct的运算输入文件。

（6）单击Save按钮。

（7）注意到bracket_size.fem文件的文件名和路径在域input file中显示。

（8）设置memory options为memory default。

（9）单击run options并选择optimization。

（10）设置export options为all。

（11）单击OptiStruct按钮。

OptiStruct优化计算开始。如果计算成功，将在OptiStruct模型所在目录的中看到新的结果文件。如果计算出错，则bracket_size.out文件可以有效地帮助查看错误信息并调试输入文件。

在结果文件所在的目录中自动生成表4-1中的文件。

表4-1 计算后结果文件列表

从OptiStruct中得到的尺寸优化结果在两处给出：bracket_size.out文件包含每次迭代的厚度和体积信息；bracket_size.h3d包含所有迭代的单元厚度结果与用于线性静态分析的第0步和第3步迭代的位移和应力结果。下面介绍如何查看所有结果。首先用HyperView查看二进制结果文件中的结果，然后查看存储在bracket_size.out中的尺寸变化过程。

9 查看应力结果

在尺寸优化以后，查看应力数值，以确认未违反应力约束。

（1）当看到Process completed successfully后，单击HyperView按钮。

（2）此步骤启动HyperView并打开结果文件。一个消息窗口出现，通知用户模型和结果文件成功载入至HyperView。注意到所有的h3d文件均被载入，每个都在HyperView的不同页中。files bracket_size_des.h3d和bracket_size_s2.h3d分别在第二和第三页载入。

（3）单击Close按钮关闭消息框。

（4）单击Next Page按钮。第三页载入了bracket_size_s1.h3d文件的结果。注意到该页的名称显示为Subcase 1 – STEP，提示用户结果与Subcase 1吻合。

（5）单击Contour按钮。

（6）选择Result type下的第一个下拉菜单并选择Element Stresses [2D & 3D]（t）。

（7）在第二个下拉菜单下，选择vonMises命令。

（8）在Averaging method下选择None命令。

（9）单击Apply按钮，此时出现了显示 von Mises应力的云图。模型中的每个单元都被分配了一种颜色，显示该单元在载荷和边界条件作用下受到的力的大小。如果不改变迭代步，则将显示初始迭代的云图。如果要显示最终迭代云图，则通过状态栏切换到最后一个迭代步。

（10）单击状态栏右侧的第一个或第二个域，将出现工况模拟选择窗口。

（11）在Simulation列表下单击Iteration #。注意到只有两个迭代步显示，第一个和最后一个（FL）为优化模拟的默认设置。如果要改变这个设置，添加OUTPUT控制卡片，将频率设置为ALL。

（12）单击OK按钮。这一步将绘制该工况下的最终迭代云图，查看应力，以确认未违反应力约束。

10 查看厚度结果

（1）单击Previous Page按钮移动到First页。

（2）确保Result type设置为Element Thicknesses（s）。

（3）从Load Case and Simulation Selection窗口中选择Iteration 2。

（4）单击Apply按钮。

（5）可以通过记事本打开bracket_size.prop文件来查看两部分的最终厚度。

.out文件包含了优化过程概要。从.out文件的信息中，可以看到目标函数、约束、设计变量是如何从一个载荷步变化到另一个载荷步的。

11 更新设计变量

（1）在Analysis页面下，单击optimization进入面板。

（2）选择discrete dvs进入面板。

（3）单击name=并输入DDV1。

（4）单击from=并输入0.5，用相同的方法在to=输入0.3，在increment=输入0.1。使用Tab键可以提高效率。

（5）单击create按钮。这样就创建了离散设计变量，起始值为0.5，终止值为3.0。变量每次增加0.1，这样就从0.5变化为0.6、0.7、0.8直到3.0。

（6）创建另一个设计变量DDV2，与DDV1使用相同的离散值。

（7）单击return按钮返回optimization面板。

（8）选择size面板。

（9）使用面板左侧单选框，选择desvar子面板。

（10）单击desvar =并选择part1。

（11）设置no ddval为ddval =。

（12）单击ddval=并从列表中选择DDV1。

（13）单击update按钮。

（14）设计变量part1更新完成，设计变量与名为DDV1的DDVAL （离散设计变量值）关联在一起。

（15）重复（10）～（13）更新part2。

（16）单击return按钮返回Optimization Setup面板。

12 存储HyperMesh数据

（1）在File下拉菜单中，选择Save As命令。

（2）弹出Save file对话框。

（3）选择想要保存数据的路径，并输入文件名bracket_size.hm，单击Save按钮。

13 启动OptiStruct

（1）在Analysis页面下选择OptiStruct面板。

（2）在input file域后单击Save as按钮。

（3）弹出Save file对话框。

（4）在File name域选择你要保存OptiStruct文件的路径，并输入文件名bracket_ size.fem。

（5）以.fem作为扩展名的文件是OptiStruct的运算输入文件。

（6）单击Save按钮。

（7）注意到bracket_size.fem文件的文件名和路径在域input file中显示。

（8）设置memory options为memory default。

（9）单击run options并选择optimization。

（10）设置export options为all。

（11）单击OptiStruct按钮。

14 查看应力结果

尺寸优化完成后，应该检查应力结果确保没有违反应力约束条件。分析结果在第二页（第一页为优化结果）。

（1）当看到Process completed successfully出现在命令窗口后，单击HyperView按钮。

这样就打开了HyperView，进入到新的页面，载入结果文件。出现一个消息窗口提示载入文件成功。注意到所有的h3d文件均被载入，每个都在HyperView的不同页上。文件discrete_bracket_size_des.h3d和discrete_bracket_size_s2.h3d分别在第二页和第三页载入。

（2）单击Close按钮关闭消息窗口。

（3）单击Next Page按钮进入第二页。

（4）第二页载入了文件discrete_bracket_size_s1.h3d。注意到该页的名称为Subcase 1 – STEP，提示结果文件和Subcase 1相一致。

（5）单击Contour按钮。

（6）选择Result type下的第一个下拉菜单并选择Element Stresses [2D & 3D]（t）。

（7）在第二个下拉菜单中选择vonMises命令。

（8）在Averaging method下选择None命令。

（9）单击Apply按钮，结果如图4-2所示。