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