以下文章来源于CAE数值优化轻量化 ,作者方永利
前言:SFE软件是一款可以进行隐式全参数化建模的软件,基于点-线-(截)面的建模体系,创建几何模型,并通过自动网格划分完成参数化有限元模型的创建。
SFE可参对象包括:
ØInfluencePoints(IP点):包括基点/辅助点的空间坐标;线上点的曲线特征参数ØLines(线):切角
ØBaseSections(基础截面):截面点的坐标;片段切角
ØLocalSections(局部截面):沿基线的曲线特征参数;沿三轴的转动;沿三个方向的移动;面内两方向的缩放
ØPID/MAT(属性/材料):壳单元厚度,材料属性
通过对以上对象进行参数化,可以优化截面形状,梁系位置\形状,关键接头尺寸,部件厚度,材料等。
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本系列主要介绍SFE联合优化软件进行参数优化的过程,包括Isight、optimus、LSOPT、modefrontier、Heeds等优化软件。
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Ø分析模型:悬臂梁,一段固定约束,下侧边缘受均布载荷作用。悬臂梁带有中间截面,厚度为2mm。
Ø设计变量:局部截面(3个)Z向缩放系数,中间截面沿基线方向的移动。
Ø设计约束:自由端最大Z向位移≥-1mm。
Ø设计目标:质量最小。
一.创建SFE参数化模型
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1.设置变量名称,点击Add添加设计变量。然后点击红色按钮开始进行变量录制。
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2.打开局部截面菜单,点击修改截面,在图形界面选择要修改的局部截面。选择Scaling,对局部截面进行Z向缩放。
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3.按照上一步操作,对其他两个局部截面进行参数录制。
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5.打开修改梁界面,选择中间截面,创建截面位置参数。
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6.打开Optimization窗口,定义设计变量,将之前录制的四个变量全部添加。
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以上便完成了参数化模型的设置,保存模型用于后续优化集成。
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SFE与优化软件的集成是通过后台调用SFE软件来实现的。通过SFE创建参数化模型后,可以导出对应优化软件所需的配置文件。通过不同优化软件接口导出的文件均包括三个文件:.con文件为批处理所需的控制文件,.mac文件为参数文件,另外一个文件为优化软件所需的接口文件,不同的优化软件具有不同的接口文件,用于进行优化软件的配置。其中,Heeds的文件为.in,Isight的文件为.desc,LSOPT为.com,modefrontier为.info,optimus为.instr,optisLang为.xml。以上文件的使用方式在后续的文章中详细介绍。 SFE软件的批处理命令为concept -a -b filename.con,其中.con文件会调用.mac参数文件和.SFECmod模型文件生成对应的有限元求解文件。优化软件对.mac进行参数化来修改变量,SFE后台进行模型的更新以及FE求解文件的生成。
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正如上文所述,在SFE导出Isight软件接口文件时,生成了一个.desc文件,这是一个Isight模型描述文件,Isight可以通过这个文件自动生成优化分析设置,包括设计变量的创建,文件的关联等。然而这个文件应该是早期版本Isight的描述文件,现在版本的文件已经无法 正常读取生成模型。因此,无法直接使用SFE生成的.desc文件来自动创建Isight的优化流程。需要通过常规的方法来进行SFE软件的集成,这里使用simcode的方式来进行。
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通过.desc文件自动生成的isight模型
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当需要创建的变量较少时,可以手动的进行变量的设置。但当变量较多时,手动设置比较费时,因此可以通过自动创建变量的方式来进行。自动创建变量的最优解决方案是通过Isight二次开发来发布一个SFE软件的接口,该接口可以自动识别.mac变量文件,并自动创建参数。Isight软件二次开发使用的是Java程序语言。Isight还集成了SDK生成器用于生成component部件并且可以发布在Isight界面中。这个解决方案待后续完成接口开发后再讨论。另一个解决方案是通过程序读取.desc文件来生成Isight可识别的参数文件,这里使用python开发了一个小程序,程序通过读取.desc来自动生成参数文件,包括变量名,变量类型,上下限,和当前值。
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8.添加一个simcode,在Parameters菜单中选择import,选择上一步通过程序生成的参数文件。则可以将所有变量导入,包括上下限值等信息。
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9.在文本中选择对应的参数位置,在Parameter中选择对应的参数设置参数即可。按照同样的方式将所有的变量进行关联。
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11.在Files位置添加正确运行SFE所需的其他文件,包括.SFECmod模型文件和批处理运行文件.con。
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12.添加SFE生成的求解文件。
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13.添加optistrcut求解所需的文件。
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14.设置opitistruct命令。
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16.添加.pch文件读取位移响应。
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本文简单介绍了基于Isight和SFE的参数优化流程设置,其中对设计变量的创建做了简单的二次开发用于快速创建设计变量。SFE中isight优化接口的描述文件.desc只能在低版本的isight软件中使用。因此优化流程的设置需要手动完成。正如上文所述,SFE软件导出优化软件接口文件可以快速创建优化流程,只不过isight的描述文件只能用于低版本isight的软件使用。而入optismus、modefrontier等接口文件可以快速创建优化流程,这个在后续的文章中详细介绍。因为我这边没有安装SFE软件,这里就不给出计算结果了。