ANSYS高级技术分析指南 优化设计 优化程序中用户可以定义不超过100个状态变量 目标函数是要尽量减小的数值。它必须是设计变量的函数,也就是说,改 变设计变量的数值将改变目标函数的数值。在以上的问题中,梁的总重量应该是 目标函数。在 ANSYS优化程序中,只能设定一个目标函数 设计变量,状态变量和目标函数总称为优化变量。在 ANSYS优化中,这 些变量是由用户定义的参数来指定的。用户必须指出在参数集中哪些是设计变 量,哪些是状态变量,哪是目标函数 设计序列是指确定一个特定模型的参数的集合。一般来说,设计序列是由 优化变量的数值来确定的,但所有的模型参数(包括不是优化变量的参数)组成 了一个设计序列 个合理的设计是指满足所有给定的约束条件(设计变量的约束和状态变 量的约束)的设计。如果其中任一约束条件不被满足,设计就被认为是不合理的。 而最优设计是既满足所有的约束条件又能得到最小目标函数值的设计。(如果所 有的设计序列都是不合理的,那么最优设计是最接近于合理的设计,而不考虑目 标函数的数值。) 分析文件是一个 ANSYS的命令流输入文件,包括一个完整的分析过程(前 处理,求解,后处理)。它必须包含一个参数化的模型,用参数定义模型并指出 设计变量,状态变量和目标函数。由这个文件可以自动生成优化循环文件 ( Jobname LOOP),并在优化计算中循环处理。 次循环指一个分析周期。(可以理解为执行一次分析文件。)最后一次循 环的输出存储在文件 Jobname oPo中。优化迭代(或仅仅是迭代过程)是产生 新的设计序列的一次或多次分析循环。一般来说,一次迭代等同于一次循环。但 对于一阶方法,一次迭代代表多次循环 优化数据库记录当前的优化环境,包括优化变量定义,参数,所有优化设 定,和设计序列集合。该数据库可以存储(在文件 Jobname oPt),也可以随时 读入优化处理器中。 上述的许多概念可以用图解帮助理解。图1-2示出了优化分析中的数据流 向。分析文件必须作为一个单独的实体存在,优化数据库不是 ANSYS模型数据 库的一部分。 优化设计的步骤 共有两种方法实现 ANSYS优化设计:批处理方法和通过GU交互式地完 成。这两种方法的选择取决于用户对于 ANSYS程序的熟悉程度和是否习惯于图 形交互方式。 如果对于 ANSYS程序的命令相当熟悉,就可以选择用命令输入整个优化 文件并通过批处理方式来进行优化。对于复杂的需用大量机时的分析任务来说 (如非线性),这种方法更有效率 而另一方面,交互方式具有更大的灵活性,而且可以实时看到循环过程的 结果。在用GUⅠ方式进行优化时,首要的是要建立模型的分析文件,然后优化 处理器所提供的功能都可以交互式的使用,以确定设计空间,便于后续优化处理 的进行。这些初期交互式的操作可以帮助用户缩小设计空间的大小,使优化过程 得到更高的效率。 优化设计通常包括以下几个步骤,这些步骤根据用户所选用优化方法的不 同(批处理GUI方式)而有细微的差别。 1-2ANSYS 高级技术分析指南 优化设计 1-2 优化程序中用户可以定义不超过 100 个状态变量。 目标函数是要尽量减小的数值。它必须是设计变量的函数，也就是说，改 变设计变量的数值将改变目标函数的数值。在以上的问题中，梁的总重量应该是 目标函数。在 ANSYS 优化程序中，只能设定一个目标函数。 设计变量，状态变量和目标函数总称为优化变量。在 ANSYS 优化中，这 些变量是由用户定义的参数来指定的。用户必须指出在参数集中哪些是设计变 量，哪些是状态变量，哪是目标函数。 设计序列是指确定一个特定模型的参数的集合。一般来说，设计序列是由 优化变量的数值来确定的，但所有的模型参数（包括不是优化变量的参数）组成 了一个设计序列。 一个合理的设计是指满足所有给定的约束条件（设计变量的约束和状态变 量的约束）的设计。如果其中任一约束条件不被满足，设计就被认为是不合理的。 而最优设计是既满足所有的约束条件又能得到最小目标函数值的设计。（如果所 有的设计序列都是不合理的，那么最优设计是最接近于合理的设计，而不考虑目 标函数的数值。） 分析文件是一个 ANSYS 的命令流输入文件，包括一个完整的分析过程（前 处理，求解，后处理）。它必须包含一个参数化的模型，用参数定义模型并指出 设计变量，状态变量和目标函数。由这个文件可以自动生成优化循环文件 （Jobname.LOOP），并在优化计算中循环处理。 一次循环指一个分析周期。（可以理解为执行一次分析文件。）最后一次循 环的输出存储在文件 Jobname.OPO 中。优化迭代（或仅仅是迭代过程）是产生 新的设计序列的一次或多次分析循环。一般来说，一次迭代等同于一次循环。但 对于一阶方法，一次迭代代表多次循环。 优化数据库记录当前的优化环境，包括优化变量定义，参数，所有优化设 定，和设计序列集合。该数据库可以存储（在文件 Jobname.OPT），也可以随时 读入优化处理器中。 上述的许多概念可以用图解帮助理解。图 1-2 示出了优化分析中的数据流 向。分析文件必须作为一个单独的实体存在，优化数据库不是 ANSYS 模型数据 库的一部分。 优化设计的步骤 共有两种方法实现 ANSYS 优化设计：批处理方法和通过 GUI 交互式地完 成。这两种方法的选择取决于用户对于 ANSYS 程序的熟悉程度和是否习惯于图 形交互方式。 如果对于 ANSYS 程序的命令相当熟悉，就可以选择用命令输入整个优化 文件并通过批处理方式来进行优化。对于复杂的需用大量机时的分析任务来说 （如非线性），这种方法更有效率。 而另一方面，交互方式具有更大的灵活性，而且可以实时看到循环过程的 结果。在用 GUI 方式进行优化时，首要的是要建立模型的分析文件，然后优化 处理器所提供的功能都可以交互式的使用，以确定设计空间，便于后续优化处理 的进行。这些初期交互式的操作可以帮助用户缩小设计空间的大小，使优化过程 得到更高的效率。 优化设计通常包括以下几个步骤，这些步骤根据用户所选用优化方法的不 同（批处理 GUI 方式）而有细微的差别