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
