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ANSYS Workbench基于响应面的参数优化设计分析流程

2021年09月05日 CAE 阅读 1,351 views 次

本文以一个受拉伸的连杆为例,介绍在ANSYS Workbench中通过响应面法(Response Surface)进行结构参数优化设计的方法。

1、定义设计变量

创建静力分析项目,如下图所示通过草图拉伸创建支架的三维模型,在草图尺寸中点击中间长条形减重孔半径尺寸前面的复选框将其进行参数化设置。关于ANSYS Workbench参数化建模的详细方法可参考文章《ANSYS Workbench中参数化建模的方法》

进入Mechanical模块,选择合适的网格大小进行网格划分。在左侧销轴圆孔上施加Cylindrical Support固定约束,在右侧销轴圆孔上施加Bearing Load轴承力,力的方向沿连杆长度方向。

添加Total Deformation最大变形求解结果,并点击Maximum前面的复选框,定义最大变形设计变量。

在Model的Geometry中选择Solid,在其Properties中选择Mass前面的复选框,定义质量设计变量。

2、生成响应面设计表

返回ANSYS Workbench工作台,在左侧的Toolbox中将Response Surface Optimization添加到工作区并与上面创建的参数(Parameter Set)相关联。

双击Design of Experiments打开其设置卡片,在static structural中点击设置的减重孔设计变量,在Values中设置其Lower Bound和Upper Bound上下限取值范围。然后在工具栏上点击Update生成设计表。

在工程项目中双击Response Surface打开其选项卡,并点击工具栏上的Update,数据更新完成后可以查看响应面生成设计点的分布状况,还可以进行最大最小值查找。如果优化问题比较简单,生成的设计点比较少,可以直接在上面生成的设计表中查找符合要求的设计方案。如果生成的设计表中设计点比较多,可通过下面的优化设计查找符合要求的设计方案。

3、运行优化设计

在工程项目中双击Optimization打开其选项卡,在Optimization中点击Objectives and Constraints,在右侧的Optimization Table中添加目标函数,参数为部件质量Solid Mass,Objective Type为Minimize,Constraint Type选择No Constraint,优化目标为部件质量最小化。再添加一个约束,参数为Total Deformation Maximum,Objective Type选择No Objective,Constraint Type选择Values<=Upper Bound,在Upper Bound中设置最大位移不大于0.0006,Tolerance设置为1E-5.

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