对多体动力学模型进行尺寸优化

1天前浏览7

optistruct不仅在结构分析领域表现出色，还扩展到多体动力学模型的分析。OptiStruct可以应用于多种场景，例如曲柄连杆机构的运动学分析、控制臂柔性体生成，以及本篇文章将介绍的简单多体模型的尺寸优化。

在本教程中，您将设置并运行旋转杆的多体动力学（MBD）尺寸优化。

在开始之前，请将本教程中使用的文件复制到您的工作目录。

http://majorv.help.altair.com/minorv/simulation/tutorials/hwsolvers/optistruct/OS-T-4080/rotating_bar_design.zip

杆左端定义的旋转接头处的角速度为10*SIN（2*TIME） rad/sec。目标是在满足特定质量规格的情况下使结构的最大应力最小。该杆由五个具有实心圆横截面的杆单元组成（每个单元都有自己的带ROD横截面的PBARL）。设计变量是每个bar属性的半径。

图1.旋转杆的结构模型

优化问题表示为：

Objective：尽量减少最大法向压力。

Constraints：质量< 10 公斤。

Design variables：每个Bar属性的半径（PBARL）。

一、启动HyperMesh并设置OptiStruct用户配置文件

1.启动HyperMesh。

此时将打开User Profile对话框。

2.选择OptiStruct，然后单击OK。

这将加载用户配置文件。它包括相应的模板、宏菜单和导入阅读器，将HyperMesh的功能缩减为与生成OptiStruct模型相关的功能。

二、打开模型

1.单击File>Open>Model。

2.选择保存到工作目录的rotating_bar_design.hm文件。

3.单击Open。

rotating_bar_design.hm数据库被加载到当前的HyperMesh会话中，替换任何现有数据。

三、设置模型

3.1定义结构分析的边界条件

该模型的柔性体的结构分析和优化在ESL优化中进行。因此，需要定义柔性体的边界条件。

1.创建Load Collector 。

a)在Model Browser中，右键单击并选择Create>Load Collector从上下文菜单中。

默认Load Collector显示在Entity Editor中。

b)在Name字段中，输入BCforOpt。

2.启用重合选择。

a)在菜单栏中，单击Preferences>Graphics。

b)选择graphics子面板。

c)选择coincident picking。

d)单击return。

图2.

3.在Model Browser中，单击以显示属性视图。

4.创建约束。

每个柔性体只需固定6 个dof，即可消除每个柔性体的6 个刚体运动。

a)在Analysis页面中，单击constraints面板。

b)单击模型的左端。

将显示两个节点编号。

c)选择节点编号1。

图3.

d)选择所有dof （dof1 到dof6），并验证其值是否设置为0.0。

e)单击create。

f)单击return。

3.2定义HyperMesh不支持的驱动运动

在本教程中，定义了关节MOTNJE处的驱动运动。但是，HyperMesh目前不支持MOTNJE。因此，您需要手动输入此卡和相应的MBVAR卡。

1.在Analysis页面中，单击control cards面板。

2.单击BULK_UNSUPPORTED_CARDS。

3.验证是否列出了以下两张卡。如果未列出这些卡，请输入卡片信息。

图4.

4.单击OK。

5.单击return。

3.3编辑Load Step

1.在Model Browser中，点击SUBCASE1。

Load Step的数据显示在Entity Editor中。

2.在Name字段中，输入Dynamic。

3.将Analysis type设置为multi-body dynamics。

4.定义SPC。

a)对于SPC，请单击Unspecified>Loadcol。

b)在Select Loadcol对话框中，选择BCforOpt，然后单击OK。

5.定义MBSIM。

a)对于MBSIM，请单击Unspecified>Loadcol。

b)在Select Loadcol对话框中，选择MBSIM1，然后单击OK。

6.定义MOTION。

a)对于MOTION，单击Unspecified>Loadcol。

b)在Select Loadcol对话框中，选择MBSIM1，然后单击OK。

四、设置优化

4.1定义尺寸优化设计变量

1.在Analysis页面中，单击optimization面板。

2.单击size面板。

3.选择desvar子面板。

4.创建设计变量rad1。

a)在desvar = 字段中，输入rad1。

b)在initial value = 字段中，输入10。

c)在lower bound = 字段中，输入0.05。

d)在upper bound = 字段中，输入100。

e)将移动限制切换设置为move limit default。

f)将离散设计变量（ddval）开关设置为no ddval。

g)单击create。

已创建设计变量rad1。设计变量的初始值为10，下限为0.05，上限为100。

5.使用与rad1 相同的初始值、下限和上限创建设计变量rad2、rad3、rad4 和rad5。

6.选择generic relationship子面板。

7.bar1_rad1创建设计变量属性关系。

a)在name = 字段中，输入bar1_rad1。

b)使用prop选择器，选择PBARL_1。

c)在props选择器下，选择Dimension 1。

d)单击designvars。

e)选择rad1。

Note：线性因子自动设置为1。

f)单击return。

g)单击create。

已创建一个设计变量与属性关系bar1_rad1，将设计变量rad1 与属性PBARL_1的PBARL卡上的半径条目相关联。

8.创建设计变量与特性PBARL_2、PBARL_3、PBARL_4 和PBARL_5 的PBARL卡上的半径条目相关联bar2_rad2、bar3_rad3、bar4_rad4 和bar5_rad5 的设计变量与特性关系。

9.单击return转到优化面板。

4.2创建Mass和Stress响应

1.创建响应Mass。

a)单击responses面板。

b)在响应= 字段中，输入Mass。

c)将响应类型设置为mass。

d)将区域选择设置为total（这是默认设置）。

e)单击create。

响应mass定义为模型的总质量。

2.创建响应Stress。

a)单击responses面板。

b)在response = 字段中，输入Stress。

c)将响应类型设置为static stress。

d)单击props。

e)选择列表中的所有属性，然后单击select。

f)将重音设置为normal。

g)将压力恢复点设置为all。

h)单击create。

图5.

3.单击return转到优化面板。

4.3创建设计约束

1.单击dconstraints面板。

2.在constraint= 字段中，输入Mass。

3.单击response =并选择Mass。

4.选中upper bound旁边的框，然后输入10.0。

5.单击create。

6.单击return返回Optimization面板。

4.4定义目标函数

本教程的目标是在模型旋转时最小化模型的最大应力。

1.创建目标参考。

a)单击obj reference面板。

b)在dobjref= 字段中，输入MaxStress。

c)单击response=并选择Stress。

d)选择neg reference=和pos reference=。

e)将切换开关从all切换到loadsteps，然后使用loadsteps选择器选择Dynamic。

f)单击create。

g)单击return返回Optimization面板。

2.定义目标。

a)单击objective面板。

b)选择minmax。

c)使用dobjrefs= 选择器，选择MaxStress。

d)单击create。

e)单击return返回Optimization面板。

五、保存数据库

1.在菜单栏中，单击File>Save As>Model。

2.在Save As对话框中，输入rotating_bar_design.hm作为文件名，并将其保存到您的工作目录中。

六、运行优化

1.在Analysis页面中，单击OptiStruct。

2.单击save as。

3.在Save As对话框中，指定写入OptiStruct模型文件的位置，并在文件名中输入rotating_bar_design。

对于OptiStruct求解器模型，建议使用.fem扩展名。

4.单击Save。

input file字段显示在Save As对话框中指定的文件名和位置。

5.将导出选项切换设置为all。

6.将run options切换设置为optimization。

7.将内存选项切换设置为memory default。

8.单击OptiStruct运行优化。

9.单击Close。

如果优化成功，则不会向shell报告任何错误消息。当消息Processing completed successfully出现在shell中时，优化完成。

如果作业成功，则可以在保存输入文件的目录中看到新的结果文件。除了普通的输出文件外，您还可以看到名为rotating_bar_design.eslout的文本文件。此文件是查看ESL优化过程的良好来源。

在7 次迭代后，模型应收敛到图6中所示的降序值。

图6.

来源：TodayCAEer

著作权归作者所有，欢迎分享，未经许可，不得转载

首次发布时间：2025-04-06

ANSA的网格划分与模型装配

¥100

还没有评论