基于Virtual Lab的灵敏度分析操作规范
1.概述
旧的灵敏度分析流程使用Hypermesh前处理，Optistruct求解器计算，输出结果为excel表格，这种方法的缺点是：（1）计算速度慢，耗时长；（2）后处理可视化效果不佳。而基于Virtuallab的灵敏度分析流程无论在计算速度还是后处理都有一定的优势。本标准以BIP整体模态对板厚灵敏度分析为例，介绍了采用Virtuallab计算灵敏度的流程和设置。
2.操作步骤
2.1 用于灵敏度计算模型准备
（1）每个板件具有单独属性的bdf格式BIP模型。
（2） 包含BIP模态结果的OP2文件。
2.2 .Virtuallab计算前设置
（1）Virtuallab驱动NASTRAN设置：菜单栏tools--->option，弹出对话框，左侧树形栏选择Noise&Vibration，标签栏选择Nastran，正确填写驱动Nastran版本，应用程序路径，存放工作文件的路径等信息，如图1所示（仅供参考，按照自己的实际情况设置）。
图1 Virtuallab驱动NASTRAN设置
（2）标签栏选择Nastran Sensitivity and Optimization。推荐设置如图2所示，完成后点击ok。
图2 灵敏度分析设置
2.3.导入模型与模态结果
（1）在主菜单选择Start Noise& Vibration Sensitivity。
（2）导入FE模型。鼠标右键Links Manager，点击Import，导入bdf格式BIP模型文件，弹出对话框，AnalysisCase Import部分全不选，点击ok。
（3）在主菜单选择StartNoise & Vibration System Analysis。
（4）主菜单InsertNastran Analysis Cases Nastran Modal Solution Case ，弹出对话框，保持默认即可，点击ok。左侧树形图会增加StructuralNastran Modal Case，如图3所示。
图3 Structural Nastran ModalCase
（5）鼠标右键Nastran Mode Solution. 1，点击attach result file，选择包含BIP模态结果的OP2文件，这样就成功导入了模态结果。
2.4.创建灵敏度分析
（1）在主菜单中选择Start Noise& VibrationSensitivity。
（2）插入设计变量Insert DesignVariablesDesignVariable Set，弹出对话框，如图,4所示。
图4 设计变量集 合
图5 来自Group的设计变量
（3）点击DesignVariables from Mesh Groups，弹出对话框，如图5所示。点击树形图的Nodes and Elements。所有pshell属性均显示在对话框左侧里，点击ok。所有pshell已设置为设计变量，并显示在图4的对话框中。点击close关闭对话框。
（4）建立灵敏度分析，主菜单InsertNastran Sensitivity Case...，弹出对话框，选择ReferenceDesign Variable Set，点击树形图Design Variable and Relation Set 1。如图6所示，点击ok。树形图会出现Nastran SensitivityCase。如图7所示。
图6 Nastran灵敏度分析
图7 NastranSensitivity Case
（5）下面定义响应，双击图7中的Mode Frequency Options.1，弹出对话框，requested mode number输入7-11，表示第7阶到第11阶模态。点击ok，关闭窗口。
（6）鼠标右键Nastran SensitivitySolution.1，点击Compute...，开始计算，过程中会弹出Nastran计算窗口，等待计算完毕即可。
3.后处理
Virtual Lab能将灵敏度的结果以直观的图表显示，介绍两种最常用的显示方法。
3.1 平面图
右键图10的Mode Frequency Sensitivity.1。选择New Function display。弹出对话框如图8所示，选择Fixed Mode Number Sensitivity Bar Chart，点击Finish。弹出对话框如图9所示。选中全部Design Variables，选择一个Mode numbers（只能单选）。选中auto select number ofhighest result values，值输入50。确认Normalize result没选中，点击display。就会显示出，在这阶模态，灵敏度最高的前50个设计变量，如图10所示。将鼠标挪到柱形图上会自动显示出数值。
图8 New Function display
图9 SelectData
图10 柱形图
3.2 立体图
右键图7的Mode Frequency Sensitivity.1。选择New Function display。弹出对话框如图11所示，选择Matrix display。点击Finish。弹出对话框如图11所示。由于显示尺寸限制，不能选中过量的Design Variables或Mode numbers。选择关注的Design Variables和Modenumbers（均可多选）。确认Normalize result没选中，点击display。就会显示出立体图。如图12所示。
图11 Select Date
图12 立体图
4.结果对比
与旧方法得到的结果进行对比。灵敏度的高低排序完全一致，数值很接近，差异在6%左右。
5.总结
通过结果对比，基于Virtuallab的灵敏度分析得到的结果数据与旧方法一致，因为可以调用已经算好的模态结果，所以计算速度快，耗时少，并且后处理可视化效果好，对比如图13所示。综上所述，基于Virtuallab的灵敏度分析值得推广。
图13(a)旧方法后处理
图13(b)基于VirtualLab的灵敏度分析后处理
