OptiStruct HyperStudy理论基础与工程应用

第1章 OptiStruct概述 1

1.1 Altair公司简介 2

1.2 OptiStruct优化流程和理论 3

1.2.1 内部优化流程 4

1.2.2 灵敏度分析 4

1.2.3 近似模型拟合 5

1.2.4 寻优策略 6

1.2.5 收敛准则 6

1.2.6 全局搜索功能 6

1.2.7 约束屏蔽 7

1.2.8 域及其作用 8

1.3 性能响应 9

1.3.1 模型响应 10

1.3.2 子工况相关的响应 12

1.3.3 函数响应 15

1.3.4 外部响应 15

1.4 OptiStruct优化卡片和参数 15

1.5 操作系统平台及性能 18

1.6 OptiStruct运行参数设置 20

1.7 小结 23

第2章 拓扑优化技术实例 24

2.1 拓扑优化技术简介 25

2.1.1 单元密度 25

2.1.2 制造工艺约束 25

2.1.3 OSSmooth模块介绍 30

2.2 实例：C形夹结构的概念设计 31

2.3 实例：利用加强筋提高汽车挡板的固有频率 45

2.4 实例：汽车控制臂的概念设计 55

2.5 实例：使用CWELD单元进行焊点拓扑优化 70

2.6 实例：利用DMIG进行模型缩减的拓扑优化 73

2.7 实例：矩形板的频率响应优化 82

2.8 拓扑优化卡片 97

2.9 小结 105

第3章 形貌优化技术实例 106

3.1 实例：受扭平板的形貌优化 107

3.2 实例：利用拓扑和形貌联合优化磁头悬臂 114

3.3 实例：汽车安全带牵引器支架形貌优化 120

3.4 形貌优化卡片简介 127

3.5 autobead模块简介 133

3.6 小结 133

第4章 尺寸优化技术实例 134

4.1 实例：支架的尺寸优化 135

4.2 实例：碎纸机的尺寸优化 143

4.3 实例：飞机翼肋的自由尺寸优化 152

4.4 实例：集成外部函数的尺寸优化 157

4.5 尺寸优化卡片 162

4.5.1 DESVAR卡片 162

4.5.2 DDVAL卡片 163

4.5.3 DVPREL1卡片 164

4.5.4 DVPREL2卡片 166

4.5.5 DEQATN卡片 168

4.6 小结 169

第5章 形状优化技术 170

5.1 实例：考虑结构屈曲的钢轨形状优化 171

5.2 实例：带制造工艺约束的自由形状优化 177

5.3 实例：基于全局搜索算法的筋条形状优化 183

5.4 形状优化卡片 186

5.4.1 DSHAPE卡片 186

5.4.2 DVGRID卡片 189

5.5 小结 190

第6章 复合材料优化技术 191

6.1 HyperWorks复合材料仿真解决方案 192

6.1.1 复合材料建模技术 192

6.1.2 复合材料分析求解技术 193

6.1.3 复合材料结构优化和减重技术 194

6.2 实例：复合材料自行车车架优化 194

6.3 实例：飞机水平尾翼优化 202

6.4 小结 222

第7章 等效静态载荷法 223

7.1 等效静态载荷法简介 224

7.2 利用等效静态载荷进行结构动态优化 225

7.3 实例：四连杆机构的形状优化 226

7.4 实例：挖掘机工作臂的拓扑优化 235

7.5 小结 241

第8章 热、疲劳及非线性优化实例 242

8.1 实例：电子器件的热传导优化 243

8.2 实例：连杆的疲劳特性优化 247

8.3 实例：保险杠的碰撞性能优化 259

8.4 小结 270

第9章 航空行业优化实例 271

9.1 实例：舱门连接铰链拓扑优化 272

9.2 实例：舱门横梁拓扑优化与尺寸优化 284

9.3 实例：舱门横梁自由尺寸优化与尺寸优化 295

9.4 实例：机身整体结构尺寸优化 304

9.5 小结 321

第10章 航天行业优化实例 322

10.1 实例：导弹结构的自由形状优化 323

10.2 实例：卫星盖板的形貌优化 330

10.3 小结 335

第11章 HyperStudy简介 336

11.1 试验设计 337

11.1.1 试验设计之目的 337

11.1.2 HyperStudy试验设计类型 337

11.1.3 全因子设计 337

11.1.4 部分因子设计 339

11.1.5 中心复合设计（CCD） 339

11.1.6 Box-Behnken设计 340

11.1.7 Plackett-Burman设计 340

11.1.8 拉丁超立方采样 340

11.1.9 哈默斯雷采样 341

11.1.10 用户自定义设计（User Define） 341

11.1.11 设计矩阵（Run Matrix） 342

11.1.12 试验设计后处理 342

11.2 近似模型 343

11.2.1 最小二乘法（LSR） 344

11.2.2 移动最小二乘法（MLSM） 345

11.2.3 HyperKriging 348

11.2.4 数据统计分析 349

11.3 优化方法 350

11.3.1 自适应响应面法（ARSM） 351

11.3.2 可行方向法（MFD） 352

11.3.3 序列二次规划（SQP） 353

11.3.4 遗传算法（GA） 353

11.3.5 基于可靠性评估的序列优化方法（SORA） 355

11.3.6 基于ARSM的SORA 355

11.3.7 多目标遗传算法（MOGA） 355

11.3.8 基于梯度的多目标优化方法（GMMO） 356

11.4 随机性研究 356

11.4.1 为什么需要随机性研究 356

11.4.2 统计分布 356

11.4.3 采样 358

11.4.4 相关性 359

11.4.5 后处理数据分析 359

11.5 小结 362

第12章 HyperStudy基础练习 363

12.1 实例：基于Templex的优化分析 364

12.2 实例：基于Templex的DOE分析 366

12.3 实例：通过参数化Bulk文件进行尺寸优化 369

12.4 实例：通过HyperMesh进入尺寸优化 374

12.5 实例：通过参数化Block文件进行尺寸优化 378

12.6 实例：碰撞分析的可靠性优化 385

12.7 实例：多学科优化研究 387

12.8 小结 393

第13章 HyperMath集成优化技术实例 394

13.1 实例：在HyperStudy中调用HyperMath求解器进行优化 395

13.2 实例：在HyperStudy中注册HyperMath函数进行优化 399

13.3 小结 402

第14章 Excel集成优化技术实例 403

14.1 实例：提取Excel表格数据进行研究 404

14.2 实例：关联Excel表格数据进行优化设计 407

14.3 实例：基于Excel表格进行多目标优化 412

14.4 实例：起落架支撑梁的尺寸优化 414

14.5 小结 417

第15章 RADIOSS集成优化技术实例 418

15.1 实例：撞击分析的优化设计 419

15.2 实例：材料模型参数标定 432

15.3 实例：多目标形状优化 439

15.4 小结 448

第16章 MotionSolve集成优化实例 449

16.1 实例：车辆悬架的试验设计 450

16.2 实例：车辆悬架的优化分析 458

16.3 小结 461

第17章 HyperForm集成优化实例 462

17.1 实例：基于HyperMesh界面的冲压零件形状优化 463

17.2 实例：基于HyperForm界面的冲压零件形状优化 468

17.3 实例：冲压零件的工艺和形状优化 472

17.4 小结 476

第18章 其他求解器集成优化实例 477

18.1 实例：集成LS-Dyna的尺寸优化 478

18.2 实例：集成ANSYS的形状优化 484

18.3 实例：集成Abaqus的形状优化 489

18.4 实例：集成Madymo的DOE分析 494

18.5 实例：集成FLUENT的DOE分析和优化研究 502

18.6 实例：集成AcuSolve的DOE分析 516

18.7 小结 524

《OptiStruct&HyperStudy理论基础与工程应用》主要介绍了OptiStruct和HyperStudy的理论方法、基础练习、使用技巧和工程应用。全书分上、下两篇。上篇是OptiStruct部分，主要介绍OptiStruct的基础理论和各种优化技术，以及部分优化卡片说明，并提供了大量实例练习和行业工程案例；下篇是HyperStudy部分，主要介绍HyperStudy的各种系统研究和优化方法，并提供了集成不同求解器进行优化设计的大量练习和案例。《OptiStruct&HyperStudy理论基础与工程应用》由Altair中国公司技术团队编写，是Altair中国公司推荐的HyperWorks软件培训用书，可作为机械、汽车、航空航天、船舶、军工、重型装备、电子及家电等相关行业工程技术人员的自学或参考用书，也可作为理工院校相关专业师生学习或者教学用书。