在拓扑优化时会进行大量的迭代计算，在大型的结构中（如整车）进行局部位置的拓扑优化时，如果使用完整的有限元模型会浪费大量的计算资源。通过超单元方法（Superelement）将需要进行优化设计的局部结构划分成独立的子结构，将其余部分通过超单元理论缩聚为独立的矩阵施加到要优化的子结构中，可以大大提高求解速度。

本文通过一个Hyperworks帮助文档中的实例，介绍在Hypermesh新界面中基于超单元静态缩聚法进行子模型拓扑优化的方法。所使用模型为Hyperworks帮助文档中的cantilever_full悬臂梁模型，模型如下图所示。

1、超单元（Superelement）介绍

在完整的有限元模型中分离出一部分子模型，通过静态缩聚法生成的刚度矩阵和载荷矩阵称为超单元。在 OptiStruct 中通过ASET 或 ASET1来指定超单元和子模型的边界。随着ASET卡片中节点数量的增加，缩减生成的刚度矩阵的规模也会加大，计算量也会增加。因此需选择合理的分割截面尽量减少超单元和剩余待求解子结构的连接节点数量。

2、创建超单元

创建一个名称为Asets的Load Collector，Card Image选择None。在Analysis工具栏中点击Constrains命令，将Load Type设置为ASET，选择下图所示的节点，选中DOF1-DOF6，点击Create创建ASET约束。

如下图所示，删除子结构中所有的单元。

在Analyze的Parameters中点击Run Parameters命令按钮，添加PARAM控制关键字。

在PARAM中选中EXTOUT，并选择DMIGPCH参数。PARAM,EXTOUT DMIGPCH激活了刚度矩阵的输出，在超单元计算中有两个选项可以选择：DMIGPCH,以ASCII格式的文件将缩聚后的矩阵存放在a .pch文件中；DMIGBIN,以二进制格式的文件将缩聚后的矩阵存放在a .dmg文件中。

不指定超单元的生成方式，默认将使用GUYAN静力变换超单元缩聚法对超单元部分进行静态矩阵缩聚。可通过Analyze的Parameters下的GLOBAL_CASE_CONTROL中的CMSMETH关键字来指定超单元的生成方式，在Optistruct中结构分析可使用的超单元缩聚方式有：CB、CC、CBN、GM和GUYAN.

3、超单元的计算

和正常的静力学求解相同，在Analyze中点击Run提交求解计算。求解完成后在文件夹中会生成一个_AX.pch文件即为缩聚后的矩阵文件（Reduced matrices (DMIG)）。此文件中，默认刚度矩阵的名字是KAAX,质量矩阵的名字是MAAX,载荷矩阵的名字是PAX。可以直接用文本编辑软件打开.pch文件进行查看。

由于本例使用的是GUYAN静力变换超单元缩聚法，缩聚后的矩阵文件中没有质量矩阵，因此.pch文件中没有MAAX。矩阵的名称可通过I/O选项关键字DMIGNAME来设置。在Cards上右击，选择Create - More - DMIGNAME即可添加此关键字选项卡。

4、超单元缩聚矩阵的引用

打开原始文件删除上面定义为超单元的部分。

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