资源描述：
《cae方法中的优化技术及应用new》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、!16!现代机械2002年第2期CAE方法中的优化技术及应用中南大学机电工程学院(410083)倪正顺帅词俊(c).求解:对结构的参数化模型进行加载与求摘要结合多杆桁架结构优化设计实例,解;本文介绍了CAE方法中优化技术的概念、方法和特(d).后处理:把状态变量值(约束条件)和目标点以及大型通用有限元分析软件ANSYS的特点和函数值(优化目标)提取出来供优化处理器进行优化应用,并对CAE方法中优化技术的发展作了展望。参数评价:(e).优化参数评价:优化处理器根据本次循环关键词CAE优化ANSYS桁架结构提供的
2、优化参数(设计变量、状态变量及目标函数)与上次循环提供的优化参数作比较之后确定该次循1前言环目标函数是否达到了最小,或者说结构是否达到了最优,如果最优,完成迭代,退出优化循环,进行第任何一项工程或一个产品的设计,都需要根据设计要求,合理选择方案,确定各种参数,以期达到最佳的设计目标,如重量轻、材料省、成本低、性能好、承载能力高等等。为此,CAE(计算机辅助工程)方法作为能达到最佳设计目标的得力工具,被越来越频繁地引入了产品的设计与生产的各个环节,以提高产品的竞争力。从对已设计产品性能的简单校核,逐步发展到对产品性能的准确预测
3、,再到产品工作过程的精确模拟,使得人们对CAE方法充满信赖。然而,提高产品竞争力不但需要提高产品的性能与质量,而且要降低产品的成本,因此人们需要找到最合理和最经济的设计方案。最优化技术引入CAE方法使人们从繁重的凑试工作中解脱出来,同时使CAE也达到一个新高度。2优化方法与CAE过程在保证产品达到某些性能目标并满足一定约束条件的前提下,通过改变某些允许改变的设计变量,使产品的指标或性能达到最期望的目标,就是优化方法。例如,在满足结构强度和刚度要求的前提下,通过改变某些设计变量,使结构的重量最轻,这不但使得结构在耗材上得到了节省,
4、在运输安装方面也降低了成本。一个典型的CAE优化过程通常需要经过以下的步骤来完成:(a).描述工程问题:获取材料的机械性质及几何条件、外力、边界条件;(b).参数化建模:利用CAE软件的参数化建模功能把将要参与优化的数据(设计变量)定义为模型图1数值优化过程框图参数,为以后软件修正模型提供可能;CAE方法中的优化技术及应用倪正顺帅词俊!17!(g)步,否则进行下步;4ANSYS软件(f).根据已完成的优化循环和当前优化变量的状态修正设计变量,重新投入循环;ANSYS软件是融结构、热、流体、电磁、声学于一(g).获取优化设
5、计变量值和目标函数值。体的大型通用有限元分析软件,已广泛用于核工业、数值优化的过程框图见图1。铁道、石油化工、航空航天、机械制造、能源、汽车交通、国防军工、电子、土木工程、造船、生物医学、轻3CAE方法中优化技术的特点工、地矿、水利、日用家电等一般工业及科学研究。作为优化技术与CAE方法完美结合的产物,ANSYS作为一个集结构、热、电磁、流体分析能CAE优化方法除了具有计算模型的参数化、迭代过力于一身的CAE软件,可以进行多场耦合分析;她程的自动性等基本特征外,还具有以下特点:具有较强大的前后处理能力,尤其在智能网格划分第一,应
6、用领域相当广泛。现代CAE技术的发器上有卓越特点;她具有较强的非线性求解能力,且展已使人们的分析领域扩展到了各行各业的每个角非线性的收敛控制具有智能化;她含有参数化设计落,所研究问题的深度及综合程度都在逐步提高,研语言∀∀∀APDL,该语言具有参数、数学函数、宏(子究者的目光已从单一场分析转向了多场耦合分析,过程)、判断分支及循环等高级语言要素,是一个理以追求更为真实的模拟结果。CAE软件的优化技术想的程序流程控制语言;她的前后处理及求解数据的适应范围也必然随之扩展,不但要求它能解决各库的统一性及不同平台数据库兼容的特点使她很适种
7、单场问题,而且应该能处理多场耦合过程的优化。合于进行高级的优化分析。第二,统一的数据库。一个优化迭代过程通常5一个应用ANSYS进行CAE优化的例子是从前处理开始,经过建模、划分网格、加载、求解和后处理,而优化问题通常需要较多的迭代才能收敛。由多根杆件组成的桁架结构承受纵向节点荷因此,软件具有统一的数据库是高效的CAE优化过载,其结构及受力示意图见图2。桁架的重量在最程的前提,这种统一指的是前后处理数据与求解所大应力不超过215MPa的条件下最小化。桁架各杆用的数据应该在同一个数据库中,而不是通过数据的横截面面积A1~A13在指
8、定范围内变化。文件来传递。第三,模型参数化。优化过程实际上是一个不断自动修正设计参数的过程,CAE软件必须具有完备高效的参数流程控制技术。流程控制过程中,不但要求将要优化的设计数据可以参数化,而且要求这种流程控制具有判断分支与循环的能力,以使软件可
