ANSA-Isight联合TOPO优化

2016-10-24  by:CAE仿真在线  来源:互联网

优化模型为单约束多目标优化,在满足应力要求的基础之上(小于200Mpa),改变相关参数使得重量最小化,刚度最大化(位移最小)。模型如下图所示,蓝色标识为固定边界,红色标识为500N/mm2的压力载荷,在此工况下进行减重和刚度的优化。

图1多目标优化模型

 根据工况,在ANSA中用Morphing工具将如下的控制点进行参数化,一共六个参数,通过移动图中各参数对应的节点来控制模型尺寸的变化。

图2Morphing参数化示意图

依次在ANSA、Meta中进行相关的设置,然后在Isight中搭建优化流程,如下图所示:

图3Isight优化流程

各组件的作用:

a) ANSA组件用来向DV文件写入设计变量值,调用ANSA进行参数调整,导出INP文件和Mass信息文件,并且从Mass信息文件中读取质量信息;

b) Abaqus组件用来调用Abaqus求解器计算inp文件;

c) Meta_stress和Meta_U组件分别用来调用Meta软件,并且读取对应的最大应力值和最大位移值。

d) Mass_add组件是一个计算器组件,主要用来计算重量增加百分比,便于观察优化进程。

 选用了基于Pointer-2的组合优化策略,该方法能够让Isight软件自动选择最佳优化算法进行组合优化设计,并且适用于多数线性及非线性设计空间,以及连续与不连续设计空间。在Exploration组件中需要设置约束、目标标量。为了保证优化的效率,给设计变量设计了取值范围,如下表所示:

表1参数取值范围

参数

取值范围

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

整个优化过程如下表所示,在第99次迭代获得本次优化最优解,随后停止迭代。

表2优化迭代过程


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

优化前后应力云图及位移云图如图4至图7所示:

优化前后模型对比,如下图所示:

图9、图10、图11分别为位移、重量、应力的历史变化曲线:

图9 History of displacement

图10History of mass

图11History of stress

优化前后模型相关参数如下表所示:

表3 参数变化

参数

应力/Mpa

位移/mm

重量/T

优化前

225.4

0.7241

4.906E-3

优化后

199.4

0.6390

4.271E-3

变化百分比

减小11.54%

减小11.75%

减重12.94%




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