OptiStruct及HyperStudy优化与工程应用

OptiStruct及HyperStudy优化与工程应用，根据书籍整理而成，全书内容涵盖了拓扑优化、自由尺寸优化、形貌优化、尺寸优化、形状优化、自由形状优化、增材制造优化、复合材料优化，以及等效静态载荷法、热、疲劳及非线性优化等OptiStruct优化技术，并详细介绍了HyperStudy相关的各种优化技术。

OptiStruct及HyperStudy优化与工程应用

• 第1章 OptiStruct简介
  • 1.1 OptiStruct功能概述
  • 1.2 帮助文件使用指南
  • 1.3 .out文件内容解释
  • 1.4 OptiStruct优化的一些常用操作
  • 1.5 优化控制卡片
• 第2章 拓扑优化和自由尺寸优化
  • 2.1 拓扑优化和自由尺寸优化简介
    • 2.1.1 拓扑优化简介
    • 2.1.2 自由尺寸优化简介
    • 2.1.3 实例：michell模型拓扑优化
    • 2.1.4 实例：方板的自由尺寸优化
    • 2.1.5 网格收敛性研究
  • 2.2 优化三要素
    • 2.2.1 设计变量
    • 2.2.2 响应
    • 2.2.3 约束和目标
  • 2.3 制造约束
    • 2.3.1 成员尺寸约束
    • 2.3.2 拔模和挤压约束
    • 2.3.3 对称约束
    • 2.3.4 模式重复约束
    • 2.3.5 均匀模式约束
  • 2.4 多模型优化
  • 2.5 失效安全优化
  • 2.6 多材料拓扑优化
  • 2.7 工程实例
    • 2.7.1 轨道支撑柱安装位置优化（1D）
    • 2.7.2 使用加权柔度响应进行多工况模型的拓扑优化（2D）
    • 2.7.3 转向节与挂钩结构拓扑优化（3D）
• 第3章 形貌优化
  • 3.1 形貌优化技术简介
    • 3.1.1 形貌优化的概念
    • 3.1.2 形貌优化适用场景
    • 3.1.3 实例：冰箱抽屉底板形貌优化
  • 3.2 设计变量、制造约束和控制参数
    • 3.2.1 设计变量
    • 3.2.2 制造约束
    • 3.2.3 拉延筋控制参数
  • 3.3 第二类响应
    • 3.3.1 第二类响应介绍
    • 3.3.2 实例：使用方程响应优化安全带牵引器支架
  • 3.4 工程实例
    • 3.4.1 电池包外壳形貌优化
    • 3.4.2 拓扑和形貌联合优化
    • 3.4.3 基于频响分析的车身地板形貌优化
    • 3.4.4 SUV背门内板形貌优化
• 第4章 尺寸优化
  • 4.1 尺寸优化技术简介
    • 4.1.1 尺寸优化基本概念
    • 4.1.2 实例：扭转工况下的车架厚度优化
  • 4.2 设计变量和变量关联
    • 4.2.1 离散变量
    • 4.2.2 变量关联
    • 4.2.3 批量创建尺寸变量
    • 4.2.4 尺寸优化结果的后处理
    • 4.2.5 实例：厚度依赖的车架尺寸优化
    • 4.2.6 实例：高层建筑框架结构梁截面优化
  • 4.3 第三类响应
    • 4.3.1 Excel响应定义方法
    • 4.3.2 实例：基于Excel响应的机身蒙皮优化
    • 4.3.3 Compose响应定义方法
    • 4.3.4 实例：基于Compose响应的钢结构节点优化
    • 4.3.5 用C语言和Fortran语言定义响应
  • 4.4 灵敏度分析
    • 4.4.1 灵敏度的数学表达
    • 4.4.2 灵敏度分析方法
    • 4.4.3 实例：白车身钣金厚度的灵敏度分析
  • 4.5 全局搜索
    • 4.5.1 局部最优解与全局最优解
    • 4.5.2 全局搜索算法
    • 4.5.3 实例：框架结构梁截面优化的全局搜索计算
• 第5章 形状优化和自由形状优化
  • 5.1 形状优化和自由形状优化简介
    • 5.1.1 什么是形状优化
    • 5.1.2 实例：2 D工字梁结构的形状优化
    • 5.1.3 什么是自由形状优化
    • 5.1.4 实例：带孔方板的自由形状优化
  • 5.2 网格变形技术
    • 5.2.1 网格变形总体介绍
    • 5.2.2 变形域和控制柄方法
    • 5.2.3 变形体方法
    • 5.2.4 映射到几何方法
    • 5.2.5 自由变形方法
    • 5.2.6 形状及相关操作
    • 5.2.7 对称工具
    • 5.2.8 变形约束
  • 5.3 工程实例
    • 5.3.1 铸造件形状优化
    • 5.3.2 注塑件加强筋位置优化
    • 5.3.3 钣金件形状和自由形状联合优化
• 第6章 增材制造优化
  • 6.1 增材制造简介
    • 6.1.1 增材制造现状
    • 6.1.2 Altair增材制造解决方案
  • 6.2 增材制造结构优化
    • 6.2.1 实例：基于静力学仿真的拓扑优化
    • 6.2.2 实例：基于多体动力学仿真的拓扑优化
    • 6.2.3 实例：基于PolyNURBS工具进行几何重构
    • 6.2.4 实例：Inspire格栅优化
    • 6.2.5 实例：OptiStruct格栅优化
• 第7章 复合材料优化
  • 7.1 复合材料优化解决方案
  • 7.2 铺层复合材料优化三阶段
  • 7.2.1 复合材料的建模、响应与制造约束
    • 7.2.2 阶段一：铺层形状优化
    • 7.2.3 阶段二：铺层厚度优化
    • 7.2.4 阶段三：铺层顺序优化
  • 7.3 工程实例
    • 7.3.1 机翼结构复合材料蒙皮优化
    • 7.3.2 工字梁复合材料优化
• 第8章 等效静态载荷法、热、疲劳及非线性优化
  • 8.1 利用等效静态载荷法进行结构动态优化
    • 8.1.1 等效静态载荷法简介
    • 8.1.2 实例：基于Radioss模型进行等效静态载荷法优化
  • 8.2 基于热工况的优化
  • 8.2.1 热分析简介
    • 8.2.2 实例：热工况下的风道挡板形貌优化
    • 8.2.3 实例：热工况下的散热器拓扑优化
  • 8.3 基于疲劳工况的优化
    • 8.3.1 疲劳分析简介
    • 8.3.2 实例：疲劳工况下的控制臂拓扑优化
  • 8.4 工程实例
    • 8.4.1 非线性工况下的发动机连杆自由形状优化
    • 8.4.2 非线性工况下的轮毂拓扑优化
• 第9章 Altair概念设计优化流程与多学科优化工具
  • 9.1 仿真驱动设计
  • 9.2 概念设计优化流程Altair C123
    • 9.2.1 C1拓扑优化
    • 9.2.2 C2方案迭代
    • 9.2.3 C3细节优化
  • 9.3 C123概念设计优化流程的应用
  • 9.4 多学科优化
    • 9.4.1 多学科优化一般流程
    • 9.4.2 多学科优化工具MDO Director
• 第10章 HyperStudy 简介与理论基础
  • 10.1 HyperStudy简介
    • 10.1.1 应用领域
    • 10.1.2 用户界面
    • 10.1.3 操作流程
  • 10.2 HyperStudy中的方法
    • 10.2.1 试验设计
    • 10.2.2 近似模型
    • 10.2.3 优化方法
    • 10.2.4 随机性分析
• 第11章 建立HyperStudy模型
  • 11.1 求解器注册
    • 11.1.1 支持的求解器类型
    • 11.1.2 求解器注册流程
  • 11.2 添加模型和非文本类模型参数化
    • 11.2.1 HyperStudy支持的模型类型
    • 11.2.2 内置接口模型及其参数化
    • 11.2.3 Operator模型
  • 11.3 文本类模型参数化
    • 11.3.1 通用的参数化方法
    • 11.3.2 形状变量的参数化
    • 11.3.3 Templex语法及其应用
  • 11.4 定义输入变量
    • 11.4.1 变量基本属性
    • 11.4.2 变量类型
    • 11.4.3 变量关联与变量约束
    • 11.5 测试模型
  • 11.6 定义输出响应
    • 11.6.1 使用结果文件创建响应
    • 11.6.2 使用数据源创建响应
    • 11.6.3 使用内部函数与外部函数创建响应
    • 11.6.4 使用表达式创建复杂响应
  • 11.7 驱动CAD软件参数化几何模型
    • 11.7.1 联合HyperMesh驱动UG参数化几何模型
    • 11.7.2 包含include文件的模型参数化
• 第12章 试验设计（DOE）
  • 12.1 DOE简介
  • 12.2 实例：冲击模型DOE分析
  • 12.3 DOE基本概念及算法
    • 12.3.1 DOE基本概念
    • 12.3.2 DOE算法
  • 12.4 工程实例
    • 12.4.1 白车身一阶弯扭模态DOE分析
    • 12.4.2 HyperStudy-SimLab-Creo联合DOE分析
    • 12.4.3 使用实验数据进行DOE分析
• 第13章 响应面拟合
  • 13.1 响应面拟合简介
  • 13.2 实例：汽车踏板机构响应面拟合
  • 13.3 响应面拟合基本概念及算法
    • 13.3.1 响应面拟合基本概念
    • 13.3.2 响应面拟合算法
  • 13.4 工程实例
    • 13.4.1 前悬架转向拉杆硬点DOE分析和响应面拟合
    • 13.4.2 汽车座椅冲击响应面拟合
• 第14章 HyperStudy 优化
  • 14.1 HyperStudy优化简介
    • 14.1.1 优化基本概念
    • 14.1.2 优化问题分类
    • 14.1.3 实例：寻找空调上盖最安全的踩踏位置
  • 14.2 多目标优化
    • 14.2.1 多目标优化问题的解
    • 14.2.2 多目标优化的处理方法
    • 14.2.3 实例：基于质量和频率的副车架多目标优化
  • 14.3 多模型与多学科优化
    • 14.3.1 多模型与多学科优化问题
    • 14.3.2 多模型与多学科优化的文件引用
    • 14.3.3 实例：基于多体工况的控制臂疲劳寿命优化
  • 14.4 不确定性优化
    • 14.4.1 不确定性优化问题
    • 14.4.2 实例：基于可靠性优化的二次曲线最小值问题
    • 14.4.3 实例：白车身弯扭刚度的可靠性优化
  • 14.5 优化算法
    • 14.5.1 优化算法的选择
    • 14.5.2 SQP-序列二次规划法
    • 14.5.3 MFD-可行方向法
    • 14.5.4 ARSM-自适应响应面法
    • 14.5.5 GRSM-全局响应面法
    • 14.5.6 GA-遗传算法
    • 14.5.7 MOGA-多目标遗传算法
    • 14.5.8 SRO-系统可靠性优化
    • 14.5.9 SORA-序列优化和可靠性分析
    • 14.5.10 SORA ARSM-基于ARSM的SORA法
  • 14.6 复杂优化问题的解决思路
    • 14.6.1 综合使用DOE、响应面与优化
    • 14.6.2 使用已有计算数据
  • 14.7 基于各类求解器的HyperStudy应用
    • 14.7.1 实例：基于Workbench的结构参数优化
    • 14.7.2 实例：基于MotionSolve的悬置解耦优化
    • 14.7.3 实例：基于Feko的八木天线增益优化
    • 14.7.4 实例：基于DYNA的汽车柱碰变形优化
    • 14.7.5 实例：基于Radioss的薄壁件压溃研究
    • 14.7.6 实例：联合nCode和OptiStruct的横梁疲劳寿命优化
• 第15章 随机性分析
  • 15.1 概念和流程
    • 15.1.1 随机性分析的概念
    • 15.1.2 随机性分析的流程
  • 15.2 随机变量定义及采样
    • 15.2.1 随机变量的分布函数
    • 15.2.2 采样方法
  • 15.3 结果后处理
• 第16章 HyperStudy 技术专题
  • 16.1 HyperStudy文件管理
    • 16.1.1 主文件.hstudy
    • 16.1.2 文件夹结构
    • 16.1.3 存档文件.hstx
    • 16.1.4 配置文件.mvw
    • 16.1.5 调试与错误排查
  • 16.2 使用Verify进行响应面结果验证
  • 16.3 自定义求解器
    • 16.3.1 实例：借助Tcl进行结构参数优化
    • 16.3.2 实例：利用Python脚本在自行车设计中引入主观评分
  • 16.4 使用高性能计算
    • 16.4.1 批处理运行模式
    • 16.4.2 在HPC上提交HyperStudy批处理作业
    • 16.4.3 在HPC上运行HyperStudy图形界面
    • 16.4.4 在Windows桌面调用HPC计算