OptFuture教程｜线性静力分析流程
OptFuture是国内第一款云化版的拓扑优化和生成式设计软件，由北京优解未来科技有限公司完全自主研发，致力于建立集设计、仿真和优化、制造工艺的一站式云CAX平台，可广泛应用于航空、航天、汽车、建筑等工业领域。在产品设计初期，工程师能够以更加智能的方式创建仿真模型，对设计方案进行快速评估，识别潜在设计风险。OptFuture软件于2023年2月底上线了公测版（cae.optfuture.cn），本次公测主要包括结构静力学、模态分析、拓扑优化等模块。下面以发动机壳体为例简要介绍软件的用户界面及使用方法。OptFuture用户界面整个用户界面由菜单栏、项目树、图形区和标题页四个部分组成，下面依次进行说明。①菜单栏：包含开始、前处理与后处理三部分开始：可访问软件中的各种功能，如文件管理、日志、脚本等；方便管理仿真分析中的各种数据和文件。前处理：提供仿真分析过程中的导航和控制功能，可快速、灵活地切换不同的仿真分析任务以及边界条件设置。后处理：对数值计算结果进行处理、分析和展示。②项目树：查看和管理仿真项目中的各种数据和设置，如几何模型、网格划分、边界条件、求解器设置、计算结果等，使用户可以方便地进行前处理和后处理等工作③图形区：用于显示仿真模型的几何形状、网格划分情况、边界条件、仿真结果等信息。④项目标题栏：实现多个项目间的快捷切换功能。演示案例下面以发动机壳体的静力学仿真分析为例简要介绍软件的使用方法。Step1导入几何模型单击菜单栏开始页中的导入按钮，选择本地导入，将发动机壳体的stp/step文件拖拽到弹窗的对应位置，点击确认。下图展示了发动机壳体的几何模型导入后的效果。Step2新建材料，并为模型赋予材料通过项目树中的材料右键进入材料数据库，选择自定义材料，在通用、力学等材料属性类型中定义材料参数，保存数据后，单击添加至项目树按钮，将自定义的材料属性添加到项目树。定义材料属性后，右键单击项目树中导入的几何模型，选择赋予材料，将自定义的材料属性赋予到模型之上。本案例采用的材料属性如下：密度2685kg/m³，弹性模量71GPa，泊松比0.3。Step3划分网格右键单击项目树中网格按钮，选择添加网格，选择网格划分的对象，单击图形区中发动机壳体的几何模型。在单元尺寸选项处选择用户定义，使用的网格尺寸为8mm，对模型进行网格划分。Step4创建分析工况通过菜单栏切换至前处理模块，在力学模块下添加分析类型。Step5施加边界条件通过项目树中线性静力算例，右键单击载荷与约束选项，添加相应的边界条件。本案例在发动机壳体气缸套的圆柱面添加均布压强载荷为5MPa；发动机壳体位置添加Y向集中力100N；同时固定发动机壳体螺栓位置。Step6求解右键单击项目树中的线性静力分析步，选择求解选项，在图形区出现求解进程监督，可查看当前仿真分析的状态和进度，如网格划分进度、求解器状态、仿真结果等，方便及时掌握仿真分析的进展情况。等待求解步骤完成后，单击菜单栏中的后处理，可对求解结果进行分析。算例结果对比单击菜单栏上的后处理按钮，切换至后处理页面，在图形区的结果选项中可选择查看模型的位移云图和应力云图，ANSYS和OptFuture的位移云图、应力云图对比如下所示。（图1位移场）（图2应力云图）OptFuture和ANSYS的发动机壳体静力学仿真结果如下表所示。具体计算结果中，OptFuture求解的X、Y、Z向最大位移分别为0.052mm、0.049mm、0.036mm，而ANSYS求解的X、Y、Z向最大位移分别为0.052mm、0.050mm、0.037mm。OptFuture求解的最大Von-Mises应力为38.16MPa，ANSYS求解的最大Von-Mises应力为38.481MPa。由此可见，OptFuture软件的求解精度跟主流商业软件基本一致。由以上算例可以看出，OptFuture的用户界面简洁、清晰，是一款具备强大计算能力的软件，目前已实现了高效的结构静力学分析、模态分析、拓扑优化设计等功能，与主流商业软件的精度对比良好，具备复杂问题的仿真能力。来源：OptFuture优解未来
