創(chuàng)建Abaqus優(yōu)化模型

產(chǎn)品：Abaqus/CAE

參考資料：

關(guān)于結(jié)構(gòu)優(yōu)化理解優(yōu)化

 

概述

對于每個(gè)設(shè)計(jì)周期，優(yōu)化過程：

l在拓?fù)鋬?yōu)化過程中生成新的材料和單元屬性

l在形狀優(yōu)化過程中修改節(jié)點(diǎn)坐標(biāo);

l將修改后的模型發(fā)送給Abaqus分析;以及

l讀取分析結(jié)果。

 

準(zhǔn)備Abaqus模型

您應(yīng)該注意確保您的Abaqus模型得到結(jié)構(gòu)優(yōu)化的支持。使用結(jié)構(gòu)最佳化時(shí)所施加的任何限制(例如受支持的元素類型)僅適用于設(shè)計(jì)區(qū)域，設(shè)計(jì)區(qū)域之外的區(qū)域不會在最佳化中發(fā)揮作用。

 

l在你試圖優(yōu)化你的模型之前，你必須確保你的Abaqus模型可以被分析并產(chǎn)生預(yù)期的力學(xué)結(jié)果。

l只有當(dāng)您的模型是真正的非線性時(shí)，您才應(yīng)考慮非線性;如果您的Abaqus模型是線性的，則優(yōu)化的計(jì)算開銷將顯著降低。在引入幾何或材料非線性之前，您可能希望確保模型的線性版本的優(yōu)化產(chǎn)生合理的結(jié)果。

l一個(gè)優(yōu)化需要多個(gè)設(shè)計(jì)周期才能完成，達(dá)到優(yōu)化的解決方案所需的時(shí)間可能非?？捎^。因此，您必須配置Abaqus模型以最大限度地減少計(jì)算時(shí)間;例如，通過刪除對優(yōu)化不重要的小細(xì)節(jié)。

l優(yōu)化模塊不支持在Abaqus輸入文件中使用零件和組件。運(yùn)行優(yōu)化任務(wù)時(shí)Optimization模塊將生成一個(gè)不使用零件和程序集的平面化輸入文件。

l優(yōu)化模塊從每個(gè)設(shè)計(jì)周期中創(chuàng)建的輸出數(shù)據(jù)庫(odb)文件中讀取數(shù)據(jù)。0imization模塊僅在每個(gè)步驟結(jié)束時(shí)請求數(shù)據(jù)。若要最小化輸出數(shù)據(jù)庫文件的大小，還應(yīng)僅在每個(gè)步驟結(jié)束時(shí)請求數(shù)據(jù)。

 

支持分析類型

拓?fù)?、形狀、尺寸和焊道?yōu)化支持以下Abaqus分析類型：

l靜應(yīng)力/位移，一般分析

l靜應(yīng)力/位移，線性攝動分析·提取固有頻率和模態(tài)矢量

 

幾何非線性的支持

您可以指定僅在靜態(tài)應(yīng)力/位移分析期間考慮幾何非線性。

具有有限剛度的單元，(例如具有超彈性材料屬性的單元)在非線性分析的拓?fù)鋬?yōu)化過程中可能會過度變形。這種變形會導(dǎo)致對收斂的不利影響，并導(dǎo)致分析的終止。在使用超彈性材料進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化時(shí)，應(yīng)注意這個(gè)潛在的問題。

 

尺寸優(yōu)化支持幾何非線性，只有當(dāng)設(shè)計(jì)元素的最大有效總應(yīng)變小于2%。尺寸優(yōu)化支持在設(shè)計(jì)區(qū)域之外的幾何非線性，在設(shè)計(jì)區(qū)域允許任何單元的總應(yīng)變大小。

 

焊道優(yōu)化不支持幾何非線性。

支持多負(fù)載情況

如果您的模型經(jīng)歷了一系列荷載，您可以通過在一個(gè)步驟中定義多個(gè)荷載工況分析來顯著降低計(jì)算成本。

支持多種型號

 

設(shè)計(jì)響應(yīng)可以包括來自多個(gè)Abaqus模型的步驟或荷載工況。當(dāng)關(guān)于基本狀態(tài)的線性擾動不再足以作為荷載工況時(shí)，您可以將多個(gè)模型合并到優(yōu)化中。例如，您可以通過創(chuàng)建非線性模型的多個(gè)副本，并在每個(gè)模型中創(chuàng)建一個(gè)步驟，在該步驟中應(yīng)用不同的載荷和邊界條件來模擬非線性載荷工況(Abaqus/CAE不支持)。對于一個(gè)有意義的優(yōu)化，預(yù)計(jì)每個(gè)模型將具有相同的Abaqus/CAE幾何和相同的網(wǎng)格。

 

支持溫度負(fù)載

一般拓?fù)浜统叽鐑?yōu)化支持恒溫負(fù)載。

支持加速加載

 

一般拓?fù)鋬?yōu)化支持指定的加速度負(fù)載從

l萬有引力，

l旋轉(zhuǎn)體力，和

l離心力。

不支持科里奧利力。

 

支持優(yōu)化期間的聯(lián)系方式

(例如鑄造或最小桿件大小約束)，可以避免模型優(yōu)化區(qū)域中的接通過定義幾何約束觸。在某些情況下您無法在設(shè)計(jì)階段的早期指定確切的邊界條件。此外，如果優(yōu)化模塊更改模型的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，則非線性邊界條件(如接觸定義)也會更改。

 

如果您使用適當(dāng)?shù)慕佑|定義創(chuàng)建Abaqus模型，并允許Abaqus計(jì)算接觸，則優(yōu)化過程將更加有效。接觸條件包括在優(yōu)化通過在節(jié)點(diǎn)上的力和在元素中的應(yīng)力，和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和形狀優(yōu)化允許接觸

 

您可以在拓?fù)鋬?yōu)化中直接在設(shè)計(jì)空間的邊緣定義接觸面。但是，如果設(shè)計(jì)邊緣屬于形狀優(yōu)化中的接觸面，則必須通過輸入負(fù)增長比例因子來反轉(zhuǎn)形狀優(yōu)化算法。如果您有一個(gè)復(fù)雜的接觸問題，或者如果優(yōu)化導(dǎo)致模型發(fā)生較大變化，您可能會在Abaqus模型中遇到收斂困難。

拓?fù)鋬?yōu)化中Abaqus模型的約束條件。

 

拓?fù)鋬?yōu)化確定在設(shè)計(jì)空間中的最優(yōu)材料分布，給定模型的目標(biāo)函數(shù)和約束條件。您的優(yōu)化必須應(yīng)用適當(dāng)?shù)募s束和限制;否則，優(yōu)化模塊可能會大量更改部件的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。拓?fù)鋬?yōu)化后結(jié)構(gòu)的分辨率與離散化有很大的關(guān)系。細(xì)網(wǎng)格產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)比粗網(wǎng)格具有更高的分辨率，但是，它也將大大增加所需的處理時(shí)間。您必須確定結(jié)構(gòu)分辨率和處理時(shí)間之間的適當(dāng)折衷。

 

在拓?fù)鋬?yōu)化過程中，優(yōu)化模塊在設(shè)計(jì)區(qū)域中修改元素的材料定義。因此，您必須在設(shè)計(jì)區(qū)域中提供材料的初始密度，即使Abaqus分析并不需要。

 

形狀優(yōu)化中Abaqus模型的約束條件

ABAQUS通過修改元件的邊界或曲面來執(zhí)行形狀優(yōu)化。優(yōu)化使用應(yīng)力條件為元件表面上的節(jié)點(diǎn)計(jì)算新坐標(biāo)，然后相應(yīng)地調(diào)整底層網(wǎng)格。網(wǎng)格質(zhì)量必須足以確保分析結(jié)果不會因表面節(jié)點(diǎn)的移動而大部分改變。高應(yīng)力梯度不能存在于一個(gè)單元中。

 

優(yōu)化模塊對殼體結(jié)構(gòu)執(zhí)行形狀優(yōu)化時(shí)，優(yōu)化的是殼體結(jié)構(gòu)的形狀，而不是其厚度。沿殼邊緣的節(jié)點(diǎn)位置可以修改;然而，Abaqus不修改殼的定義。

 

用于漿紗優(yōu)化的Abaqus模型的約束條件ABAQUS通過修改設(shè)計(jì)區(qū)域中殼單元的厚度來執(zhí)行尺寸優(yōu)化。單元厚度必須均勻，只支持單層殼。規(guī)定的位移允許在靜態(tài)應(yīng)力/位移分析，但是，他們不支持在頻率分析。

 

用于焊道優(yōu)化的Abaqus模型的限制

Abaqus通過在設(shè)計(jì)區(qū)域中沿殼法線方向移動殼單元的節(jié)點(diǎn)來執(zhí)行珠子優(yōu)化。單元厚度必須均勻，只支持單層殼。規(guī)定的位移允許在靜態(tài)應(yīng)力/位移分析，但是，他們不支持在頻率分析。

 

溫馨提示：

此文檔為達(dá)索官方英文文檔翻譯，盡管我們已經(jīng)盡力確保準(zhǔn)確性，但在翻譯過程中可能會有一些錯(cuò)誤或細(xì)微差別。如果想要了解官方原版，可聯(lián)系客服進(jìn)行索取。