Оптимизация конструкции

Оптимизация конструкции позволяет на ранних стадиях проектирования повысить требуемые характеристики изделия, снизить вес и сократить время на разработку

Оптимизация конструкции

Оптимизация конструкции позволяет еще на ранних стадиях проектирования повысить требуемые характеристики изделия, снизить вес и сократить время на разработку

При проектировании часто инженеры должны находить компромисс между такими противоречивыми параметрами как стоимость, вес, габариты, технологичность изготовления, ресурс и характеристики изделия. Поэтому перед инженерами стоит трудная задача: как добиться оптимальной конструкции, соблюдя компромиссы между всеми параметрами и не пожертвовать при этом надёжностью, эффективностью и безопасностью.

MSC Software предлагает полный набор инструментов для эффективной оптимизации конструкции. Пользователю доступны основанные на градиентных методах наиболее известные виды оптимизации: параметрическая оптимизация, оптимизация формы и топологическая оптимизация, метод анализа на поверхности отклика, а также анализ чувствительности конструкции. Оптимизация может быть выполнена как для отдельного типа анализа, так и для нескольких анализов одновременно, решая задачу многодисциплинарной оптимизации конструкции. Решения от MSC Software могут быть интегрированы со сторонними оптимизаторами, предоставляя уникальные возможности поиска оптимальной конструкции, соответствующий всем требованиям пользователя.

Avion à ailes fixes – optimisation non linéaire d’une structure d’aile

Optimisation topologique d’une roue soumise à une sollicitation symétrique cyclique

Возможности программного обеспечения MSC Software могут быть использованы для решения широкого спектра задач при оптимизации конструкции:

Автоматическая оптимизация с использованием внешних суперэлементов (AESO)
Поиск глобального минимума
Проектирование с помощью топографической оптимизации тонкостенных конструкций с выштамповкой
Оптимизация с дискретными переменными (планирование эксперимента (DOE) и консервативная дискретная конструкция (CDD))
Учет откликов, получаемых из внешних программ
Предельно напряженная (равнопрочная) конструкция
Топологическая оптимизация с учетом технологических ограничений при изготовлении
Многодисциплинарная оптимизация конструкции
Многомодельная оптимизация конструкции
Оптимизация конструкции с нелинейным откликом
Подход определения эквивалентной статистической нагрузки

Оптимизация с учетом широкого спектра ограничений по прочности, жесткости, устойчивости, долговечности, вибрации и шума и др. ограничений
Оптимальное распределение толщины с помощью топометрической оптимизации
Оптимизация параметров расчетной модели, таких как свойства материала и геометрические размеры (толщины, моменты инерции, площади сечений и др.)
Анализ чувствительности
Параметрическая оптимизация
Снижение напряжений в концентраторах с помощью оптимизации формы
Оптимизация композитных конструкций
Градиентные методы оптимизации
Стохастический анализ

Градиентные методы оптимизации

MSC Software предлагает проверенные решения для оптимизации конструкции. В зависимости от подхода поиска оптимальной конструкции, решения, основанные в MSC Nastran на градиентных методах, можно отнести к трем основным видам оптимизации: параметрическая оптимизация, оптимизация формы и топологическая оптимизация. Начав оптимизацию с заранее заданной точки и ведя поиск в пространстве проектирования, можно получить локальное оптимальное решение, которое удовлетворяет заданным ограничениям на конструкцию.

MSC Software также предлагает дополнительные улучшенные методы параметрической оптимизации и оптимизации формы, которые называются, соответственно, топометрической и топографической оптимизацией. Данные методы лучше используют толщину материала и геометрию (положение узлов на поверхности) как переменные проектирования при оптимизации, что позволяет получать конструкции с эффективно распределенной толщиной, а также тонкостенные конструкции с выштамповкой.

Благодаря откликам и ограничениям, которые поддерживаются в многодисциплиной оптимизации, пользователям не нужно запускать процесс оптимизации отдельно для каждого типа анализа. Можно объединить их вместе и одновременной запустить многодисциплинарную оптимизацию. Это повышает эффективность и позволит получить более оптимальную конструкцию.

Многократный запуск и исследование пространства проектирования

Часто пользователю необходимо разработать «лучшую» конструкцию, которая должна стать хорошим компромиссом между множеством требований к ней и ее надежностью. Именно здесь могут быть полезны такие методы, как планирование эксперимента (DOE) или метод Монте-Карло (стохастический метод). MSC Software предлагает инструменты, которые позволяют настроить многократный запуск виртуальных испытаний на основе нескольких моделей, которые могут включать дискретные переменные проектирования, а также различные типы анализа.

Метод анализа на поверхности отклика (RSM) используется для создания приближенной модели по результатам испытаний. Созданная модель описывает как конструкция будет вести себя в большом (расширенном) пространстве проектирования. После того, как приближенные модели созданы, с их помощью можно легко и быстро выполнять анализ возможных ситуаций «что, если» и исследовать различные варианты конструкций.

Интеграция и управление процессом усовершенствования конструкции

Оптимизации конструкции и исследования по ее усовершенствованию часто могут быть сложными, требующими сторонних специализированных приложений с расширенными возможностями, например, для обработки нескольких вариантов концепций конструкции или применения других специальных методов оптимизации и улучшения конструкции. В результате таких исследований образуются большие объемы данных моделирования и результатов расчета, которые связанны с сотнями или даже с тысячами переменных проектирования в своих расчетных моделях. Все эти данные необходимо отслеживать, контролировать и управлять ими.

MSC Software предлагает решения, которые хорошо взаимодействуют с другими приложениями и выполняют функции «настройщика» оптимизации, что позволяет интегрировать и управлять целиком всем процессом проектирования в соответствии с конкретными требованиям клиента.

Решения MSC Software идеально подходят для контроля и управления всем процессом проектирования, гарантируя, что соответствующие данные не будут потеряны, а критические конфигурации конструкций будут легко идентифицированы.

MSC Software Corporation