ANSA-Isight聯(lián)合TOPO優(yōu)化

2016-10-24 by:CAE仿真在線來源:互聯(lián)網

優(yōu)化模型為單約束多目標優(yōu)化,在滿足應力要求的基礎之上(小于200Mpa),改變相關參數使得重量最小化,剛度最大化(位移最小)。模型如下圖所示,藍色標識為固定邊界,紅色標識為500N/mm2的壓力載荷,在此工況下進行減重和剛度的優(yōu)化。

圖1多目標優(yōu)化模型

根據工況,在ANSA中用Morphing工具將如下的控制點進行參數化,一共六個參數,通過移動圖中各參數對應的節(jié)點來控制模型尺寸的變化。

圖2Morphing參數化示意圖

依次在ANSA、Meta中進行相關的設置,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組件用來向DV文件寫入設計變量值,調用ANSA進行參數調整,導出INP文件和Mass信息文件,并且從Mass信息文件中讀取質量信息;

b) Abaqus組件用來調用Abaqus求解器計算inp文件;

c) Meta_stress和Meta_U組件分別用來調用Meta軟件,并且讀取對應的最大應力值和最大位移值。

d) Mass_add組件是一個計算器組件,主要用來計算重量增加百分比,便于觀察優(yōu)化進程。

選用了基于Pointer-2的組合優(yōu)化策略,該方法能夠讓Isight軟件自動選擇最佳優(yōu)化算法進行組合優(yōu)化設計,并且適用于多數線性及非線性設計空間,以及連續(xù)與不連續(xù)設計空間。在Exploration組件中需要設置約束、目標標量。為了保證優(yōu)化的效率,給設計變量設計了取值范圍,如下表所示:

表1參數取值范圍

參數	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

整個優(yōu)化過程如下表所示,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)化前后應力云圖及位移云圖如圖4至圖7所示:

優(yōu)化前后模型對比,如下圖所示:

圖9、圖10、圖11分別為位移、重量、應力的歷史變化曲線:

圖9 History of displacement

圖10History of mass

圖11History of stress

優(yōu)化前后模型相關參數如下表所示:

表3 參數變化

參數	應力/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%