随机响应工况下的形貌优化-OS-T： 3030

文摘 2024-11-27 08:00 重庆

应用场景不在介绍，具体信息可以参照以往关于随机响应的文章，与形貌优化差异不大。

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在本教程中，您将在平板上执行随机响应工况的形貌优化。

在开始之前，请将本教程中使用的文件复制到您的工作目录。

http://majorv.help.altair.com/minorv/simulation/tutorials/hwsolvers/optistruct/OS-T-3030/panel.zip

随机响应分析已经设置完成。平板通过RBE2单元进行约束。两个频率变化的加速度被施加在RBE2单元的独立节点上作为激励。它们通过cross-spectral density相关联。优化的目标是最小化平板中心X方向的最大（minmax）功率谱密度（PSD）加速度。

图1.模型查看

一、启动HyperMesh并设置OptiStruct用户配置文件

1.启动HyperMesh。

此时将打开User Profile对话框。

2.选择OptiStruct，然后单击OK。

这将加载用户配置文件。它包括相应的模板、宏菜单和导入阅读器，将HyperMesh的功能缩减为与生成OptiStruct模型相关的功能。

二、导入模型

1.点击File>Import>Solver Deck。

导入选项卡将添加到您的选项卡菜单中。

2.对于File type ，选择OptiStruct。

3.选择文件图标。

此时将打开Select OptiStruct文件Browser。

4.选择保存到工作目录的panel.fem文件。

5.单击Open。

6.单击Import，然后单击Close以关闭Import选项卡。

三、设置优化

3.1定义形貌设计变量

对于形貌优化，需要定义设计空间和定义起筋。

在此步骤中，设计空间由属性为PSHELL_5 的shell Element组成。起筋定义中使用的最小起筋宽度为0.4，起筋高度为1，拔模角度为60 度。定义了一个2 平面对称，模式组约束来生成对称的起筋设计。

1.在Analysis页面中，单击optimization面板。

2.单击topography面板。

3.创建形貌优化设计空间定义。

a)选择create子面板。

b)在desvar= 字段中，输入plate。

c)使用props选择器，选择PSHELL_5。

d)单击create。

已创建形貌优化设计空间定义plate。organization PSHELL_5 Collector中的所有Element，现在都包含在设计空间中。

4.为设计空间创建起筋定义。

a)选择bead params子面板。

b)验证desvar=字段是否设置为plate，这是新创建的设计空间的名称。

c)在minimum width= 字段中，输入0.4。

此参数控制模型中起筋的宽度。建议的值介于平均单元宽度的1.5 到2.5 倍之间。

d)在draw angle= 字段中，输入60.0（这是默认值）。

此参数控制起筋侧面的角度。建议的值介于60 到75 度之间。

e)在draw height= 中，输入1.0。

此参数设置要拉伸的筋的最大高度。

f)选择buffer zone。

此参数在设计域中的Element和设计域外的Element之间建立缓冲区。

g)将绘制方向切换为normal切换为elements。

此参数定义形状变量的创建方向。

h)将boundary skip设置为none。

这会告诉OptiStruct将应用载荷或约束的节点保留在设计空间之外。

i)单击update。

已为设计空间板创建定义起筋。根据这些信息，OptiStruct将在整个设计变量域中自动生成起筋变量。

5.添加模式组约束。

a)选择pattern grouping子面板。

b)单击desvar =并选择plate。

c)将pattern type设置为2-plns sym。

d)将锚节点、第一个节点和第二个节点选择器设置为coordinates，然后输入图2 中指示的值以定义2 平面对称约束。

图2.

e)单击update。

6.更新Design variables的边界。

a)选择bounds子面板。

b)验证desvar = 字段是否设置为plate，这是设计空间的名称。

c)在Upper Bound= 字段中，输入1.0。

控制网格移动的变量的上限（Real > LB，默认值= 1.0）。这会将网格移动的上限设置为UB*HGT。

d)在Lower Bound= 字段中，输入-1.0。

e)单击update。

上限将网格移动的上限设置为等于UB*HGT，下限将网格移动的下限设置为等于LB*HGT。

7.单击return转到优化面板。

3.2创建用于随机响应优化的设计响应

板中心在X方向的PSD加速度定义为随机响应优化的设计响应。

1.单击responses面板。

2.在response = 字段中，输入psdaccl。

3.将响应类型设置为psd acceleration。

4.单击nodes>by id，然后在id=字段中输入67。

节点67 靠近板的中心。

5.选择dof1作为X方向的PSD加速度。

6.单击randps=并选择RANDPS100。

这指定了随机响应分析的功率谱密度。

7.将frequencys设置为all freq。

8.将region设置为no regionid。

9.单击create。

10.单击return返回Optimization Setup面板。

3.3定义目标引用

1.在Analysis页面的Optimization面板中，单击obj reference面板。

2.在dobjref= 字段中，输入psdacclref。

3.选择pos reference，然后输入1.0e6。

响应值psdaccl将按负和正参考值进行归一化。

4.选择neg reference，然后输入-1.0。

5.单击response并选择psdaccl。

6.将loadsteps选择选项设置为all。

这可确保DOBJREF条目应用于所有SUBCASE。

7.单击create。

8.单击return返回Optimization面板。

3.4定义目标函数

1.单击objective面板。

2.验证是否选择了minmax。

3.单击dobjrefs并选择psdacclref。

4.单击create。

5.单击return两次以退出Optimization面板。

四、运行优化

1.在Analysis页面中，单击OptiStruct。

2.单击save as。

3.在Save As对话框中，指定写入OptiStruct模型文件的位置，并在文件名中输入panel_complete。

对于OptiStruct求解器模型，建议使用.fem扩展名。

4.单击Save。

input file字段显示在Save As对话框中指定的文件名和位置。

5.将导出选项切换设置为all。

6.将run options切换设置为optimization。

7.将内存选项切换设置为memory default。

8.单击OptiStruct运行优化。

作业完成时，窗口中会显示以下消息：

OPTIMIZATION HAS CONVERGED.

FEASIBLE DESIGN (ALL CONSTRAINTS SATISFIED).

如果存在错误消息，OptiStruct还会报告错误消息。可以在文本编辑器中打开文件panel_complete.out以查找有关任何错误的详细信息。此文件将写入与.fem文件相同的目录。

9.单击Close。

五、查看结果

HyperView用于查看由形貌优化生成的拉延筋设计。XYPUNCH， ACCE， PSDF/67（T1RM）用于将PSD加速度输出到冲孔文件。可以使用HyperGraph查看输出的PSD图。RMS和峰值PSD值输出到.peak文件，可以使用文本编辑器查看。

5.1查看起筋的设计

1.在OptiStruct面板中，单击HyperView。

HyperView将启动并加载优化结果（_des.h3d）。

2.在Results工具栏上，单击以打开Contour面板。

3.将Result type设置为Shape Change （v）。

4.在Results Browser中，选择最后一次迭代。

5.在Contour面板中，单击Apply。

将显示形状应用云图。

图3.随机响应优化的结果

5.2查看PSD结果

1.启动HyperGraph。

2.在Curves工具栏上，单击以打开Build Plots面板。

3.加载panel_complete.pch文件。

4.将X type设置为Frequency （Hz）。

5.将Group 1 Acceleration设置为Y Type。

节点ID 67 和X_Translation将突出显示。

6.单击Apply。

加载迭代0 时节点67 上X方向加速度的PSD图。

7.在Annotations工具栏上，单击打开Axes面板，并将PSD加速度的线性图转换为y轴的对数图。

8.选择最后一个组加速作为Y Type。

9.单击Apply。

10.在Annotations工具栏上，单击打开Axes面板，并将PSD加速度的线性图转换为y轴的对数图。

加载了最终迭代时节点67 上X方向加速度的PSD图。

PSD加速度的峰值降低了多少？

图4.原始设计和优化设计的PSD加速图

TodayCAEer

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