运用ANSYS Workbench快速优化设计

摘要:从易用性和高效性来说AWE下的DesignXplorer/VT模块为优化设计提供了一个几乎完美的方案,CAD模型需改进的设计变量可以传递到AWE环境下,并且在DesignXplorer/VT下设定好约束条件及设计目标后,可以高度自动化的实现优化设计并返回相关图表。本文将结合实际应用介绍如何使用Pro/E和ANSYS软件在AWE环境下如何实现快速优化设计过程。

关键词:有限元分析、集成、ANSYSWorkbench

1前言

ANSYS系列软件是融合结构、热、流体、电磁、声于一体的大型通用多物理场有限元分析软件,在我国广泛应用于航空航天、船舶、汽车、土木工程、机械制造等行业。ANSYSWorkbenchEnvironment(AWE)是ANSYS公司开发的新一代前后处理环境,并且定为于一个CAE协同平台,该环境提供了与CAD软件及设计流程高度的集成性,并且新版本增加了ANSYS很多软件模块并实现了很多常用功能,使产品开发中能快速应用CAE技术进行分析,从而减少产品设计周期、提高产品附加价值。

现今,对于一个制造商,产品质量关乎声誉、产品利润关乎发展,所以优化设计在产品开发中越来越受重视,并且方法手段也越来越多。从易用性和高效性来说AWE下的DesignXplorer/VT模块为优化设计提供了一个几乎完美的方案,CAD模型需改进的设计变量可以传递到AWE环境下,并且在DesignXplorer/VT下设定好约束条件及设计目标后,可以高度自动化的实现优化设计并返回相关图表,本文将结合实际应用介绍如何使用Pro/E和ANSYS软件在AWE环境下如何实现快速优化设计过程。

2优化方法与CAE

在保证产品达到某些性能目标并满足一定约束条件的前提下,通过改变某些允许改变的设计变量,使产品的指标或性能达到最期望的目标,就是优化方法。例如,在保证结构刚强度满足要求的前提下,通过改变某些设计变量,使结构的重量最轻最合理,这不但使得结构耗材上得到了节省,在运输安装方面也提供了方便,降低运输成本。再如改变电器设备各发热部件的安装位置,使设备箱体内部温度峰值降到最低,是一个典型的自然对流散热问题的优化实例。在实际设计与生产中,类似这样的实例不胜枚举。

优化作为一种数学方法,通常是利用对解析函数求极值的方法来达到寻求最优值的目的。基于数值分析技术的CAE方法,显然不可能对我们的目标得到一个解析函数,CAE计算所求得的结果只是一个数值。然而,样条插值技术又使CAE中的优化成为可能,多个数值点可以利用插值技术形成一条连续的可用函数表达的曲线或曲面,如此便回到了数学意义上的极值优化技术上来。

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