1、支撐肋的響應(yīng)面優(yōu)化分析支撐肋的響應(yīng)面優(yōu)化分析摘要本算例采用基于響應(yīng)面優(yōu)化流程對一個(gè)零部件進(jìn)行了多目標(biāo)優(yōu)化分析，設(shè)計(jì)參數(shù)為翼板尺寸、載荷F，目標(biāo)為質(zhì)量最小、變形最小，屬于多目標(biāo)優(yōu)化，需要進(jìn)行權(quán)衡分析。采用增強(qiáng)CCD法進(jìn)行DOE采樣，在此基礎(chǔ)上采用Kriging法生成響應(yīng)面模型，優(yōu)化算法采用的掃掠法，樣本點(diǎn)數(shù)設(shè)置為1000，得到了三個(gè)優(yōu)化候選點(diǎn)與權(quán)衡圖。摘要本算例采用基于響應(yīng)面優(yōu)化流程對一個(gè)零部件進(jìn)行了多目標(biāo)優(yōu)化案例描述下圖零件的幾何參數(shù)和載荷逐漸變化的時(shí)候，評估模型的變形與質(zhì)量，目標(biāo)是質(zhì)量最小、變形最小（重要考慮因素）。案例描述下圖零件的幾何參數(shù)和載荷逐漸變化的時(shí)候，評估模型的變案例描述該零件的

2、幾何變量為翼板尺寸；材料為ANSYS材料庫中默認(rèn)提供的鋼材料，彈性模量為 2.110e5 MPa，泊松比為 0.3，密度是7.8510e-9 t/mm 3。零件受向下的力F=10000N，兩個(gè)孔上固定約束，背部無摩擦約束，考慮在該工況下結(jié)構(gòu)的變形、應(yīng)力分布與安全系數(shù)。分別提取輸入與輸出參數(shù)，進(jìn)行設(shè)計(jì)空間探索優(yōu)化。案例描述該零件的幾何變量為翼板尺寸；材料為ANSYS材料庫中3.1.啟動 ANSYS Workbench，打開已有的分析文件（1）首先啟動ANSYS Workbench環(huán)境。在【File】下拉菜單點(diǎn)擊Restore Archive，打開分析文件壓縮包“WS04_DX16_RSO.wbp

3、z”，然后保存為“ws4-gdo.wbpj”文件（名稱可自定義）。（2）打開該文件后，Workbench環(huán)境的起始界面，包含了一個(gè)靜力分析的流程，如下圖。另外還包含Parameter set，代表在該模型中已經(jīng)提取了一個(gè)輸入?yún)?shù)。3.1.啟動 ANSYS Workbench，打開已有的分析3.2. 查看已有參數(shù)（1）該輸入?yún)?shù)為幾何參數(shù)，點(diǎn)擊Geometry，右鍵-Edit Geometry in Design Modeler，既可打開DM用戶界面。在DM界面中查看幾何參數(shù)：點(diǎn)擊SKECH15，查看提取的參數(shù)L20。3.2. 查看已有參數(shù)（1）該輸入?yún)?shù)為幾何參數(shù)，點(diǎn)擊Ge3.3. 啟動靜力分

4、析流程，進(jìn)入Mechanical界面查看設(shè)置（1）確定目前處于Workbench的起始界面【Project】，即 “主頁”。（2）打開ANSYS Mechanical模塊：雙擊【Model】欄目，即打開ANSYS Mechanical模塊的界面。（3）提取質(zhì)量參數(shù)：點(diǎn)擊左側(cè)目錄樹中的Geometry，在幾何細(xì)節(jié)欄中找到Properties，點(diǎn)其前面的+號，找到Mass項(xiàng)，點(diǎn)擊Mass前面的方框，既可提取出參數(shù)。3.3. 啟動靜力分析流程，進(jìn)入Mechanical界面查3.3. 啟動靜力分析流程，進(jìn)入Mechanical界面查看設(shè)置（4）同理，分別提取Force、最大Equivalent Str

5、ess、最大Total Deformation以及最小Safety Factor。如下圖：3.3. 啟動靜力分析流程，進(jìn)入Mechanical界面查3.4. 回到Project界面，查看已提取參數(shù)（1）返回Project界面，雙擊Parameter Set，打開參數(shù)管理界面。（2）可見輸入?yún)?shù)為P1、P3，即尺寸與力參數(shù)；輸出參數(shù)為P2、P4、P5、P6，分別為幾何質(zhì)量、最大等效應(yīng)力、最大變形量與最小安全因子。3.4. 回到Project界面，查看已提取參數(shù)（1）返回3.5. 采用響應(yīng)面優(yōu)化流程進(jìn)行優(yōu)化分析（1）返回Project主界面，雙擊工具欄中的響應(yīng)面優(yōu)化，既可在Parameter Se

6、t下自動添加響應(yīng)面優(yōu)化流程。（2）右擊Design of Experiments并選擇編輯，打開DOE界面。3.5. 采用響應(yīng)面優(yōu)化流程進(jìn)行優(yōu)化分析（1）返回Pro3.5. 采用響應(yīng)面優(yōu)化流程進(jìn)行優(yōu)化分析（3）在DOE界面中分別設(shè)置輸入?yún)?shù)P1、P3的取值范圍。如下圖，點(diǎn)擊P1，在其屬性中設(shè)置上下邊界，P3同理。3.5. 采用響應(yīng)面優(yōu)化流程進(jìn)行優(yōu)化分析（3）在DOE界3.5. 采用響應(yīng)面優(yōu)化流程進(jìn)行優(yōu)化分析（4）點(diǎn)擊右上方的Preview，可查看生成的設(shè)計(jì)點(diǎn)，采用默認(rèn)設(shè)置自動生成了9個(gè)設(shè)計(jì)點(diǎn)。3.5. 采用響應(yīng)面優(yōu)化流程進(jìn)行優(yōu)化分析（4）點(diǎn)擊右上方3.5. 采用響應(yīng)面優(yōu)化流程進(jìn)行優(yōu)化分析（5）

7、點(diǎn)擊DOE，將設(shè)計(jì)類型改為Face Centered，模板類型變?yōu)樵鰪?qiáng)型Enhanced。3.5. 采用響應(yīng)面優(yōu)化流程進(jìn)行優(yōu)化分析（5）點(diǎn)擊DOE3.5. 采用響應(yīng)面優(yōu)化流程進(jìn)行優(yōu)化分析（6）點(diǎn)擊右上方的Preview，查看新生成的設(shè)計(jì)點(diǎn)，可見，自動生成17個(gè)設(shè)計(jì)點(diǎn)；然后點(diǎn)擊Update，進(jìn)行DOE計(jì)算。（7）返回Project界面，點(diǎn)擊界面右下角的Show Progress，可查看DOE分析進(jìn)程。3.5. 采用響應(yīng)面優(yōu)化流程進(jìn)行優(yōu)化分析（6）點(diǎn)擊右上方3.5. 采用響應(yīng)面優(yōu)化流程進(jìn)行優(yōu)化分析（8）DOE計(jì)算完成之后，雙擊Project界面優(yōu)化流程中的響應(yīng)面，打開響應(yīng)面界面。（9）點(diǎn)擊響應(yīng)面，

8、將響應(yīng)面類型改為Kriging，然后點(diǎn)擊Update，生成響應(yīng)面。3.5. 采用響應(yīng)面優(yōu)化流程進(jìn)行優(yōu)化分析（8）DOE計(jì)算3.5. 采用響應(yīng)面優(yōu)化流程進(jìn)行優(yōu)化分析（10）響應(yīng)面生成之后，點(diǎn)擊Response， 將圖標(biāo)模式設(shè)置為3D，并將Z軸改為最大變形，可以查看3D響應(yīng)面圖。3.5. 采用響應(yīng)面優(yōu)化流程進(jìn)行優(yōu)化分析（10）響應(yīng)面生3.5. 采用響應(yīng)面優(yōu)化流程進(jìn)行優(yōu)化分析（11）點(diǎn)擊Local Sensitivity，查看局部敏度圖。（12）返回Project界面，雙擊優(yōu)化流程中的優(yōu)化項(xiàng)，即可打開優(yōu)化界面。3.5. 采用響應(yīng)面優(yōu)化流程進(jìn)行優(yōu)化分析（11）點(diǎn)擊Lo3.5. 采用響應(yīng)面優(yōu)化流程進(jìn)行優(yōu)

9、化分析（13）在優(yōu)化界面中，點(diǎn)擊Optimization，將選擇方法改為Manual，優(yōu)化方法采用默認(rèn)的Screening，將樣本點(diǎn)改為1000。（14）點(diǎn)擊Objectives and Constrains，設(shè)置優(yōu)化目標(biāo)為幾何質(zhì)量最小、最大變形最小。（采用下拉菜單方式選擇）3.5. 采用響應(yīng)面優(yōu)化流程進(jìn)行優(yōu)化分析（13）在優(yōu)化界3.5. 采用響應(yīng)面優(yōu)化流程進(jìn)行優(yōu)化分析（15）點(diǎn)擊Update進(jìn)行求解。（16）計(jì)算結(jié)束，點(diǎn)擊Result，可查看優(yōu)化候選點(diǎn)列表如下。3.5. 采用響應(yīng)面優(yōu)化流程進(jìn)行優(yōu)化分析（15）點(diǎn)擊Up3.6. 優(yōu)化分析結(jié)果查看（1）在優(yōu)化界面選擇權(quán)衡Tradeoff，設(shè)置樣本

10、點(diǎn)為16，查看權(quán)衡圖，質(zhì)量與變形是兩個(gè)相反的目標(biāo)，一般質(zhì)量減少意味著變形增加。（2）選擇第一個(gè)優(yōu)化點(diǎn)，右鍵-Insert as Design point；然后返回Project界面，雙擊Parameter Set，打開參數(shù)管理界面，將插入的設(shè)計(jì)點(diǎn)設(shè)置為當(dāng)前點(diǎn)，并更新。3.6. 優(yōu)化分析結(jié)果查看（1）在優(yōu)化界面選擇權(quán)衡Trad3.6. 優(yōu)化分析結(jié)果查看（3）返回Project界面，雙擊Solution，可打開Mechanical界面。3.6. 優(yōu)化分析結(jié)果查看（3）返回Project界面，雙3.6. 優(yōu)化分析結(jié)果查看（3）查看當(dāng)前結(jié)果。3.6. 優(yōu)化分析結(jié)果查看（3）查看當(dāng)前結(jié)果。分析小結(jié)本例題介紹了基于響應(yīng)面優(yōu)化流程，首先確定輸入輸出