某電子產(chǎn)品結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)----ISIGHT二次開(kāi)發(fā)案例

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

一. 背景介紹

?針對(duì)電子設(shè)備小型化,輕量化的設(shè)計(jì)要求,傳統(tǒng)的串行設(shè)計(jì)思路沒(méi)有考慮到各個(gè)學(xué)科之間的相互耦合而產(chǎn)生的協(xié)同效應(yīng),只能獲得局部最優(yōu)解,很有可能失

去全局最優(yōu)解,而且設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)、成本高。

?多學(xué)科設(shè)計(jì)優(yōu)化MDO正是針對(duì)這一問(wèn)題提出的新研究領(lǐng)域,可對(duì)產(chǎn)品的整體性能起到極大地促進(jìn)作用。

?在此基礎(chǔ)上,我們通過(guò)isight/abaqus的API接口,對(duì)本項(xiàng)目進(jìn)行了定制化開(kāi)發(fā),實(shí)現(xiàn)電子散熱板設(shè)計(jì)-仿真-優(yōu)化-優(yōu)化結(jié)果報(bào)告的自動(dòng)化執(zhí)行。

?極大縮短了產(chǎn)品的設(shè)計(jì)研發(fā)周期,對(duì)產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計(jì)工作具有很好的指導(dǎo)意義。

二. 問(wèn)題描述

該型號(hào)電子設(shè)備工況環(huán)境惡劣,收到的振動(dòng)沖擊較大;為避免共振,設(shè)備的固有頻率應(yīng)避開(kāi)振動(dòng)激勵(lì)的頻率,兩者比值應(yīng)大于2.5;同時(shí)由于元器件的溫度過(guò)高會(huì)導(dǎo)致熱失效,該設(shè)備對(duì)散熱要求比較高。本項(xiàng)目圍繞該部件振動(dòng)和散熱性能來(lái)展開(kāi)。

部件中各個(gè)元器件的布局固定,整體性能的提高依賴部件的結(jié)構(gòu),三要素如下:

1. 設(shè)計(jì)變量

散熱肋片數(shù)量

散熱肋片高度

散熱肋片厚度

散熱肋片長(zhǎng)度

熱擴(kuò)展面厚度

熱沉基座厚度

2. 約束

Mass

3. 設(shè)計(jì)目標(biāo)

溫度

第一節(jié)固有頻率

設(shè)計(jì)變量

約束

Mass ≦ 0.5 kg

優(yōu)化目標(biāo)

MinTemperature = f(x) ≦ 60 ℃

MaxFirstFreq = g(x) ≦ 40 Hz

三. 整體開(kāi)發(fā)架構(gòu)

四. 優(yōu)化設(shè)計(jì)流程

五. 優(yōu)化算法

由于設(shè)計(jì)變量和優(yōu)化目標(biāo)之間呈高度的非線性關(guān)系,此次選用SQP(序列二次規(guī)劃算法)進(jìn)行優(yōu)化。

SQP是一種基于梯度優(yōu)化算法,被公認(rèn)為求解非線性規(guī)劃問(wèn)題的最優(yōu)秀算法之一。

六. 自動(dòng)創(chuàng)建的優(yōu)化模型截圖

七. 生成報(bào)告截圖

八. 總結(jié)

1. 模型構(gòu)型均屬于標(biāo)準(zhǔn)形狀,且裝配件較少,通過(guò)ABAQUS開(kāi)放的API接口,可方便實(shí)現(xiàn)參數(shù)建模及仿真自動(dòng)化。

2. 優(yōu)化模型的創(chuàng)建通過(guò)ISIGHT開(kāi)放的API接口實(shí)現(xiàn),設(shè)計(jì)變量及優(yōu)化目標(biāo)個(gè)數(shù)較少,優(yōu)化算法以確定并驗(yàn)證通過(guò),可實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)建模-仿真-優(yōu)化-報(bào)告輸出。

3. 該項(xiàng)目屬于isight-application類型開(kāi)發(fā),程序運(yùn)行是以后臺(tái)調(diào)用的方式實(shí)現(xiàn);后續(xù)項(xiàng)目中,如果客戶要求,可以程序執(zhí)行過(guò)程以信息輸出的方式(DOS窗口輸出/生成log文件等)進(jìn)行實(shí)施顯示,方便客戶查看程序運(yùn)行過(guò)程。

4. 對(duì)于不能實(shí)現(xiàn)參數(shù)化建模的項(xiàng)目,需借助模型模板庫(kù)和其他軟件工具(ANSAMORPH)輔助實(shí)現(xiàn)。

開(kāi)放分享：優(yōu)質(zhì)有限元技術(shù)文章,助你自學(xué)成才