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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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