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第三章 进行优化设计 第3章进行优化设计 本章, 将集中介绍如何对现有设计进行优化。 将包括以下内容: A. 优化设计的定义 — 总览 B. 过程 — 有哪些信誉好的足球投注网站一个优化目标的步骤 C. 重启动 D. 练习 进行优化设计A. 定义 一次快速复习 一个优化设计是一次： 执行目标函数, 满足所有设计约束, 并且 使用最少量的材料 (或成本或某种其他判据)的过程。 进行优化设计? 定义 要优化一个设计, 就必须有一个分析文件。 分析文件包括参数模型的输入: 初始参数值 几何模型和分网 边界条件, 载荷, 和求解 结果查看和检索 进行优化设计B. 过程 从创建一个参数化模型和建立一个分析文件开始。 进行优化设计? 过程 主要分四步 (假定已有分析文件存在): 1. 确认分析文件 2. 确认优化变量 - DV, SV, 和目标函数 3. 进行优化 4. 查看结果 这些步骤相应的菜单如右，可由主菜单 Main Menu Design Opt 得到 进行优化设计?过程 以下将用一个转盘的例子来说明过程的各步: 一个高速旋转的钢盘，在15,000 rpm的转速下工作，要求按等 应力设计 。 材料属性: E = 30E6 psi, r = 7.2E-4 lb-s2/in4, n = 0.3 进行优化设计?过程 冯密塞斯应力应不超过 25,000 psi 转盘最低自震频率应为 1000 Hz或更高。 轮毂和轮缘的尺寸是固定的, 但允许改变中间部分的形状。 进行优化设计- 过程确认分析文件 确认分析文件 确认优化参数 进行优化 查看结果 调用分析文件，该文件中应包含执行一次优化完整循环所需的全部输入: 参数化建模和加载 求解 参数化结果 进行优化设计- 过程? 确认分析文件 确认分析文件, 只要简单地从如下的Assign Analysis File对话框中选择文件名: Design Opt -Analysis File- Assign… 或用 OPANL 命令 进行优化设计- 过程确认优化变量 确认分析文件 确认优化变量 进行优化 查看结果 这一步要选择适当的参数并将他们定义为: 设计变量 状态变量 目标函数 进行优化设计- 过程?确认优化变量 设计变量 (DV) 设计变量是为了使体积（或其他任何目标函数）最小而允许改变的变量。 对此转盘实例, DV 为 轮毂角 , 30°-90° 轮缘角 , 45°-135° XMID, 0.5-4.5 in YMID, 0.25-1.5 in 进行优化设计- 过程?确认优化变量 确认 DV, Design Opt Design Variables… Add… 或用 OPVAR 命令: OPVAR,name,DV,min,max,toler 进行优化设计- 过程?确认优化变量 需要的最大值 (MAX)， 必须 0.0。 最小值 (MIN), 如果指定的话, 必须 0.0. 如果未指定, MIN 的缺省值为 0.001*MAX. 允差 (TOLER) 是为收敛（停机）而确定的两次循环间DV可接受的改变量 。 允差与 DV 有相同的单位，并且，不是 一个百分比 或一个分数。 缺省值 = 0.01*当前值 例如, 如果在第6次循环时，轮毂角 = 54.2° 而第7次循环时为55.0°, 停机条件 不 满足，因为 DV 的改变量 |54.2-55.0| = 0.8, 大于 （） 0.55。 (但是有时会基于目标函数而停机… 将在以后详细介绍) 进行优化设计- 过程?确认优化变量 可以定义 60个 DV, 但最好不要超过 10-20个 DV。 DV太多, 很容易收敛于一个局部最小值。 因为大多数 DV 是诸如厚度、半径等几何参数, 所以 DV 应限为正值，这样的限制一般不会产生问题。 进行优化设计- 过程?确认优化变量 状态变量 (SV) 设计约束, 如最大应力和变形 以此转盘为例, SV 为: 最大周向应力 ? 25000 psi 一阶自震频率 ? 1000 Hz 进行优化设计- 过程?确认优化变量 要确认 SV, Design Opt State Variables… Add… 或用 OPVAR 命令: OPVAR,name,SV,min,max,toler 进行优化设计- 过程?确认优化变量 SV 可以是单边的或双边的。 单边: 只指定 MIN 或只指定 MAX 值 双边: 同时指定 MIN 和 MAX 值。 TOLER 是可行域的允差… 在被判定为不可行域之前，该设计离MAX 和 MIN 的范围有多远。 允差与 DV 有相同的单位，并且，不是 一个百分比 或一个分