OptiStruct 結構分析及最佳化分析

OptiStruct 結構分析及最佳化分析

優化驅動結構分析
Altair OptiStruct是業界公認的功能最強的結構分析及優化求解器,可用來分析靜態和動態載荷條件下的線性和非線性結構問題。作為結構設計和優化的市場領導者,OptiStruct 幫助設計者和工程師分析和優化結構的應力、耐久性和NVH(雜訊、振動和舒適度)的特性並快速研發創新、輕量化的高效的結構設計。




先進的求解器技術和精確的計算結果

基於有限單元和多體動力方法,OptiStruct具有一流的結構分析和優化技術。相比于傳統的求解器,線性、非線性和模態分析問題的求解演算法效率很高。因為具有智慧記憶體管理技術,OptiStruct能夠輕鬆模擬具有數百萬自由度的結構,對模型尺寸沒有限制。 內置的快速大規模特徵值求解器
OptiStruct的標準特性,即擁有自動化多級子結構特徵值求解器(AMSES)可以在不到一小時計算出百萬自由度模型的成千上萬階模態。

最先進的和最快的NVH分析求解器
OptiStruct具有最先進的求解器技術,這對於高效的整車雜訊和振動分析是必不可少的。它是市場上最快的NVH分析求解器,提供了獨一無二的先進功能,包括一步TPA(傳遞路徑分析)分析、AMSES、模型減縮技術、設計靈敏度和ERP(等效輻射功率)回應,這使它能夠很容易的優化結構的NVH性能。

強勁的動力系統耐久性分析求解器
通過螺栓的預緊、gasket單元和有效的接觸演算法,OptiStruct能夠進行動力系統耐久性分析。gasket單元非常強健,不需要使用其他軟體做一些附加的工作。

OptiStruct高度差異化的特點在於它的求解速度、準確性和穩定性。求解器的診斷功能提供了無與倫比的模型調試能力,進一步準確類比設計模型。

屢獲大獎的優化技術

OptiStruct的優化技術是世界上最強的。使用最先進的優化演算法,OptiStruct可以在很短的時間內解決最複雜的具有成千上萬的設計變數的優化問題,其先進的優化引擎允許使用者結合拓撲結構、形貌、尺寸和形狀優化方法來創建更多更好的設計方案,引導合理和輕量化的結構設計。

概念設計階段優化

 

  • 拓撲優化:OptiStruct一流的綜合設計技術,使用拓撲優化能夠得到創造性的概念設計。在研發的初始階段,使用者輸入一組空間資訊、設計目標和製造工藝參數,然後OptiStruct在給定的設計目標基礎上優化生成一個可製造的優化設計方案。製造工藝參數對於生成易於解釋和可製造的設計非常重要。OptiStruct應用拓撲優化生成創新的概念設計。使用者通過定義設計空間、優化目標及製造約束來給於最佳主要材料分佈,以減少重量及加強結構完成優化。OptiStruct優化技術支援的單元類型包含1D、2D、3D單元。
  • 形貌優化:對於薄壁結構,衝壓起筋是常用的加強結構的方法。對於給定的起筋尺寸,OptiStruct給出具有創新性的設計建議。這些建議説明工程師確定起筋樣式及起筋位置。這種優化方式對提高鈑金件剛度及頻率等力學性能尤為有效。
  • 自由尺寸優化:自由尺寸優化被廣泛應用於獲得金屬加工結構的厚度最佳分佈及複材結構的最優外形。在自由尺寸優化中,每個材料層厚度的單元厚度都是一個設計變數。

                                                 

                                   拓撲優化                                                                          拓撲優化                                                                        形貌優化

詳細設計階段優化

 

  • 尺寸優化:對結構截面尺寸、材料屬性等模型參數進行優化。
  • 形狀優化:通過形狀變數對現有設計進行改進。形狀變數可以通過HyperMorph方便定義。
  • 自由形狀優化:OptiStruct具有獨特的無參數形狀優化能力。優化時使用者無需事先定義形狀變數,求解器能夠根據設計要求自動生成形狀變數並計算出最優結構形狀。自由形狀優化能有效減少應力集中問題。

 

                      

          形狀優化                                           形狀優化                                                                  尺寸優化

 

 

                                

               形狀及尺寸優化                                                                                                 自由形狀優化



複合材料優化
OptiStruct專業的複合材料設計和優化模組使設計師和分析師的複合材料結構設計工作流程化。這個基於鋪層的方法簡化對自由尺寸優化生成的概念設計結果的解釋。OptiStruct還在設計過程的早期考慮製造要求以得到實用的設計,給出滿足這些要求的鋪層順序。

多學科結構優化
OptiStruct無縫集成一流的基於梯度的優化方法,使多學科尺寸和形狀優化易於使用、穩定並且非常快速。基於分析結果,產品工程師提出修改建議以滿足應力、重量和剛度要求。

系統級的優化設計
等效靜態荷載法(ESLM)是一個創新的方法,用於在包含剛性體和柔性體的多體動力學分析中同時進行優化。這個最早應用於工業中的創新方法,允許系統級的多體動力學優化。此外ESLM可以應用於概念設計和設計微調。

基於疲勞的概念設計和優化
OptiStruct的疲勞優化功能允許基於疲勞性能的概念設計(拓撲、形貌和自由尺寸)和詳細設計(尺寸、形狀和自由形狀)。來自應力—壽命或者應變—壽命疲勞分析的損傷和壽命能夠作為設計的標準。此功能允許在概念設計中使用疲勞回應,相比使用協力廠商軟體進行基於疲勞的優化,計算上更加高效。

 


整車噪音&振動分析

動力系統耐久性分析的完整解決方案

利用拓撲優化進行衛星面板設計

 

簡單的建模、後處理、自動化

OptiStruct緊密集成在HyperWorks環境,能夠方便、快速地在HyperMesh中創建模型。動畫、雲圖和圖表可以在HyperView和HyperGraph生成。此外,通過使用HyperWorks中強大的自動化和資料管理,容易實現後處理工作的自動化。

高性價比的NASTRAN替代品

OptiStruct與NASTRAN高度相容。OptiStruct使用標準的NASTRAN輸入語法並且將分析結果輸出為PUNCH和OUTPUT2格式。OptiStruct支援現有的NASTRAN模型,可解決最常見的線性分析問題。OptiStruct高度集成在HyperWorks中,提高用戶效率,降低企業在協力廠商求解器上的投資。

特性和功能

分析類型


  • 線性和非線性靜態分析
  • 模態分析,實特徵值和複特徵值分析
  • 線性屈曲分析
  • 直接法和模態法頻率回應分析
  • 隨機回應分析
  • 線性直接法和模態法瞬態分析
  • 流固耦合分析
  • 與靜態分析耦合的線性穩態和瞬態傳熱傳導分析

剛度、強度和穩定性


  • 使用非線性分析結果作為預載荷,進行屈曲分析、頻率回應和瞬態分析
  • 改進帶摩擦的接觸分析的收斂性
  • 支援接觸的二階實體單元

雜訊和振動


  • AMSES大規模特徵值求解器
  • 快速的大規模模態求解器(FASTFR)
  • 回應頻率峰值的詳細結果輸出(PEAKOUT)
  • 基於ERP的優化和輻射聲學
  • 自動的一步法傳遞路徑分析(PFPATH)

動力系統耐久性


  • 一維和三維螺栓預應力
  • 墊片的建模
  • 摩擦接觸快速分析
  • 考慮硬化的非線性分析

熱分析


  • 線性瞬態熱傳導
  • 熱接觸

運動學與動力學


  • 靜態, 准靜態和動力學分析
  • 載荷提取和做功估計
  • 柔性體優化

結構優化


  • 拓撲優化
  • 尺寸和自由尺寸優化
  • 形貌優化
  • 形狀和自由形狀優化
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