有相互依存关系的离散变量的ansys与workbench联合优化分析

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1、有相互依存关系的离散变量的ansys与workbench联合优化分析技术邻作者：onlyromand文章所包含相关领域及技术点：离散变量、优化分析、ansys、workbench问题描述：一平面结构钢组成的钢管桁架，受到载荷（单位N）和约束如下图所示。实际工程中，为了制造方便，通常选取单元1和单元2为一根杆（同一规格，杆总长为4m），单元3和4为一根杆（同一规格,杆总长5m）。节点2和4分别为中点。单元5和6为同一规格。假设实际可供选择的钢管规格如下：共计14种求同时满足：1.最大应力比RATIO不大于0.6（最大应力比

2、等于最大应力与屈服应力比值）2.压杆稳定系数MAXY不大于1003.最大变形UY不大于10mm时的结构最小重量WT和各杆采用的圆管规格。很明显这里需要采用杆单元建模。杆单元建模需要提供各个单元的实常数以获得各钢管的截面积。问题难点和技术分析：1.根据要求可知，该桁架结构最多采用3种规格，根据排量组合，最多拥有14*14*14=2744种组合。最原始的方法可以将其逐一计算，然后进行分析和比较。对于简单系统这种方法有一定的可行性，但是如果问题复杂程度增加，如鸟巢结构采用了多种不同规格的型材。如果可供选择的钢管规格增加，比如增

3、加至100种，甚至更多，即便是对于本问题这种方法也将有100*100*100=1000000，很显然该方法不可取。2.如果采用ansys自身提供的优化方法，不管是采用以外径和壁厚为变量，还是直接以钢管的截面积作为变量。都不是特别方便。原因在于，这采用这两种优化思路，最终得到的优化结果均为连续变量。3.workbench提供了各种不同的强大的优化算法。单就优化变量的种类而言，可以支持连续变量和离散变量。但是无法将多种离散变量捆绑在一起。就本问题而言，系统可以分别将外径和壁厚作为离散变量，但是二者之间却没法关联在一起。也即使

4、，可能最终得出某杆的外径为60mm,壁厚为5mm.查规格表可知，根本没有对应的钢管规格。当然对于本问题，可以先将各种不同规格的钢管的截面积求出来，然后直接在workbench中以截面积为离散变量。最终得到的离散结果（截面积），反过来对照即可求出各钢管规格。但是这种方法有很大的局限性。如果问题的要求和复杂程度增大，该方法就很难可行了。比如，两种或多种不同规格的钢管的截面积是相等的，但是材料性能（如弹性模量）是不相等的（相当于关键变量是外径，壁厚和弹性模量）。简而言之，单独优化某一个杆件的某一个变量不能最终得到优化结果，原因

5、在于需要优化的单一杆件的变量参数是相互依存，统一在一起的。那么是否存在一种更为直接和有效方式呢？文章后续内容可到技术邻平台继续观看，进入技术邻后在页面最上面搜索文章的原标题即可观看。