SIMPACK与iSIGHT联合进行优化分析

2016-10-24 by:CAE仿真在线来源:互联网

GET集团工程仿真中心张志华

摘要:随着各个软件以及各个学科之间融合程度的不断深化,越来越多的仿真分析工作不是在一个软件里能够完成的,因为每一个软件都有自己所擅长分析的学科或者领域。因此,使用不同的软件进行联合分析成为越来越多的使用者的选择。在动力学分析领域,SIMPACK作为专家级的动力学仿真软件,在国内的应用越来越广泛。而在多学科优化领域,iSIGHT堪称拳头级产品。因此,怎样实现SIMPACK与iSIGHT的联合分析,使两个软件发挥自己独特的优势成为越来越多的人感兴趣的话题。本文以一个动力学里简单的弹簧振子模型向大家描述如何实现SIMPACK与iSIGHT的联合优化。

一、iSIGHT的先决条件

iSIGHT软件作为一个多学科优化的平台性软件,其与众多的软件有着非常良好的接口。但是从实际应用的角度来说,不管想与iSIGHT联合的软件与iSIGHT有没有接口,只要满足三个条件均可实现与iSIGHT的联合:

模型文件可读或者可以控制模型文件的某些文件可读;这样iSIGHT可以通过读入这些文件来对模型实现参数化;
解算器可以自动批处理计算;在iSIGHT对所设定的变量赋以不同的值进行优化分析时,是没有人的参与在里边的,所以就要求与iSIGHT联合的软件可以实现计算批处理;
结果文件可读;iSIGHT可以读入结果文件中的某些值或者量,将这些量作为响应,从而可以实现优化分析时约束和目标的定义;

从以上三个条件来看,SIMPACK均没有问题,因此,SIMPACK与Isight的联合从理论上来说不存在任何问题。

从实际应用来看,SIMPACK的spck文件可读,iSIGHT可以读入实现参数化,但是如果动力学模型比较复杂,则读入spck文件会比较费时。因此可以采用SIMPACK中的置换变量文件来代替spck文件。

SIMPACK的批处理计算我们可以编写批处理脚本来实现。

SIMPACK的后处理默认输出的是sbr文件,该文件为二进制文件,Isight直接无法读入该文件。但是我们可以将该文件转化成文本文件,进而使Isight能够读入。同时为了提高iSIGHT读入该文件的速度,我们将输出的结果做一些限定,使输出的文件比较小。有时候我们在iSIGHT中需要设置比如某些量最大、最小等等。这些设置我们也可以在SIMPACK的前处理中提前设置好,从而可以减少在iSIGHT中设置与读取的时间,提高效率。

二、SIMPACK模型

在SIMPACK中怎样创建弹簧振子模型在这里我们不做具体描述,所创建的弹簧振子动力学模型如图1所示。

图1弹簧振子模型

在该模型中,我们对于振子质量、弹簧刚度、阻尼做成置换变量,并将这些置换变量输出成置换变量文件,如图2所示。也就是说,我们通过更改置换变量文件中相应的参数,就可以更改模型。因此,该置换变量文件我们可以读入iSIGHT中实现对这些量在iSIGHT中实现参数化。

图2置换变量文件

我们在SIMPACK的Solver Setting中将所有的输出都去掉,只保留result elements的输出。在该实例中,我们假定我们在iSIGHT中需要定义振子的最大速度和最大加速度作为响应。因此,我们可以在SIMPACK中定义最大速度和最大加速度作为结果单元进行输出。

首先我们在SIMPACK中定义最大值过滤器,如图3所示。

图3最大值过滤器

然后我们再定义速度和加速度作为结果单元输出,如图4所示。

图4速度和加速度输出单元

最后,我们对速度和加速度输出使用最大值过滤器,如图5所示。

图5最大速度和加速度输出

为了满足iSIGHT中对于自动批处理计算的要求,我们需要编写SIMPACK的解算脚本文件solver.bat:

"C:\ProgramFiles\SIMPACK-9.7\run\bin\win64\simpack-slv.exe"-s"D:\ansys\isight\Simpack_Isight\time_integration.sjs"

其中,sjs是计算脚本文件,大家可以参考SIMPACK的相关帮助进行编写。

后处理结果自动转化为文件结果的脚本post.bat:

"C:\ProgramFiles\SIMPACK-9.7\run\bin\win64\simpack-post.exe"-s"D:\ansys\isight\Simpack_Isight\sbr2csv.qs""D:\ansys\isight\Simpack_Isight\gk.output\gk.sbr""D:\ansys\isight\Simpack_Isight\111"

其中,qs文件是利用SIMPACK的后处理的QSA语言进行编写的,sbr是SIMPACK计算的输出文件,111是我们将sbr转化成的文本文件。