Isight運(yùn)行原理及體系架構(gòu)

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

Isight最初是由MIT的唐兆成博士提出并領(lǐng)導(dǎo)開(kāi)發(fā)完成的,經(jīng)過(guò)20多年的開(kāi)發(fā)推廣,已經(jīng)成為同類軟件中的佼佼者。ISIGHT自身并不會(huì)進(jìn)行計(jì)算,它通過(guò)相應(yīng)的方法調(diào)用其他軟件(如ABAQUS、ANSYS等)進(jìn)行計(jì)算。所以ISIGHT首先是一個(gè)“軟件機(jī)器人”,可以在不用人工干預(yù)的情況下不斷的調(diào)用相應(yīng)的工程計(jì)算軟件進(jìn)行計(jì)算。

1. Isight的運(yùn)行原理

傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)通常是采用試算法,即在設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)要求,參考一些同類產(chǎn)品設(shè)計(jì)的成功經(jīng)驗(yàn),憑借一定的理論判斷來(lái)選定設(shè)計(jì)參數(shù),然后進(jìn)行校核計(jì)算,檢驗(yàn)其是否符合要求,不滿意則調(diào)整設(shè)計(jì)參數(shù)再校核,如此反復(fù)多次直到滿足設(shè)計(jì)要求為止。傳統(tǒng)的算法已經(jīng)不能滿足高效、優(yōu)質(zhì)的設(shè)計(jì)生產(chǎn)任務(wù)要求,需要一種新的方法來(lái)適應(yīng)現(xiàn)代化的高速發(fā)展。

基于上述數(shù)值分析軟件的結(jié)構(gòu)和工作過(guò)程,在進(jìn)行數(shù)值分析的時(shí)候,可以通過(guò)修改模擬計(jì)算模塊的輸入文件來(lái)完成模型的修改,Isight正是基于這種原理工作的。Isight通過(guò)一種搭積木的方式快速集成和耦合各種仿真軟件,將所有設(shè)計(jì)流程組織到一個(gè)統(tǒng)一、有機(jī)和邏輯的框架中,自動(dòng)運(yùn)行仿真軟件,并自動(dòng)重啟設(shè)計(jì)流程,從而消除了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)流程中的"瓶頸",使整個(gè)設(shè)計(jì)流程實(shí)現(xiàn)全數(shù)字化和全自動(dòng)化。

2. Isight體系架構(gòu)

(1)設(shè)計(jì)門(mén)戶(Design Gateway)

流程集成界面,通過(guò)搭積木的方式實(shí)現(xiàn)流程集成,將數(shù)據(jù)流和控制流可視化,并提供對(duì)整個(gè)流程進(jìn)行瀏覽的界面。設(shè)計(jì)流程按樹(shù)狀結(jié)構(gòu)定義,每個(gè)層次的子任務(wù)可以使用不同的設(shè)計(jì)探索策略。

圖1 設(shè)計(jì)門(mén)戶界面

(2)運(yùn)行門(mén)戶(Runtime Gateway)

監(jiān)控和后處理界面,可以繪制多種曲線、曲面、散點(diǎn)圖、柱狀圖和表格等,結(jié)果運(yùn)行完成后生成Summary報(bào)告給出優(yōu)化運(yùn)行時(shí)間、最優(yōu)結(jié)果及對(duì)應(yīng)設(shè)計(jì)變量取值、約束等用戶關(guān)心的問(wèn)題,提供設(shè)計(jì)空間可視化(VDD)、工程數(shù)據(jù)挖掘(EDM)等后處理功能。

圖2 運(yùn)行門(mén)戶界面

(3)組件庫(kù)(Library/Add-On Component)

包含通用和專用的CAD/CAE及自編軟件接口。可以通過(guò)Publish將電腦上的軟件發(fā)布到Isight軟件中,使其成為組件庫(kù)的一部分。

圖3 Isight組件庫(kù)

(4)優(yōu)化算法庫(kù)(Optimization)

包含梯度優(yōu)化、全局優(yōu)化、多目標(biāo)優(yōu)化、專家智能優(yōu)化算法,是工程師開(kāi)展設(shè)計(jì)優(yōu)化工作的利器。

圖4 Isight優(yōu)化算法庫(kù)

(5)試驗(yàn)設(shè)計(jì)算法庫(kù)(DOE)

通過(guò)系統(tǒng)而有效的方法分析設(shè)計(jì)空間、篩選關(guān)鍵設(shè)計(jì)參數(shù)(以減小問(wèn)題規(guī)模)、評(píng)估設(shè)計(jì)變量影響以及識(shí)別關(guān)鍵設(shè)計(jì)變量的交互影響關(guān)系。

(6)近似模型算法庫(kù)(Approximation)

對(duì)于計(jì)算代價(jià)較高的CAE分析,Isight用多種近似原理構(gòu)造替代模型,減少優(yōu)化中調(diào)用CAE分析計(jì)算的次數(shù),提高優(yōu)化效率。近似模型還用于剔除輸入?yún)?shù)變化平緩而輸出參數(shù)劇烈振蕩的仿真噪音。

(7)質(zhì)量設(shè)計(jì)優(yōu)化(Quality Design)

運(yùn)用隨機(jī)仿真和優(yōu)化理論(包括蒙特卡洛模擬、Taguchi田口穩(wěn)健性設(shè)計(jì)和基于6Sigma可靠性分析和穩(wěn)健性設(shè)計(jì)DFSS,即Design for Six Sigma),構(gòu)成一個(gè)完整的、公式化的對(duì)可靠性和穩(wěn)健性進(jìn)行評(píng)價(jià)和改進(jìn)的質(zhì)量設(shè)計(jì)哲學(xué)框架。

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