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结构优化软件SolidThinking Inspire的自学攻略

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本文摘要(由AI生成):

本文介绍了Inspire软件的优势和使用方法,包括设置优化计算边界条件和运行优化等步骤。文章还指出,该软件适合机械工程师、有限元优化工程师、Altair系列软件学习者以及有限元初学者使用。作者强调,Inspire软件具有简单易学、概念直观的特点,适合初学者入门,同时其强大的优化功能也能够帮助专业人士提高设计优化水平。


2004年上大学那会,ANSYS软件推广应用还没现在这么广泛,有个老师接项目就是用ANSYS计算,觉得很是高大上ABAQUS还是一个小众软件,甚至一本参考资料书籍都买不到。短短十几年,计算机辅助计算软件得到了很大的发展,即是经济发展的客观推动,也是机械制造研发的必然结果。


现在,各种有限元软件做的功能越来越强大软件公司也出现了垄断趋势,未来十几年学科的发展方向会走向哪里呢?

一、未来有限元软件发展趋势-结构优化

根据最近几年的观察,有两种可能,一个是近两年出现的无网格计算软件,计算快,能耗低,未来可期!可能会昙花一现,也可能会迅猛发展,具有不确定性另一个趋势发展方向却是相当明确,结构优化!

设计好三维模型后计算强度,然后根据计算结果修改三维模型,再计算再修改,这个迭代过程本身就是结构优化的过程,如果能一步到位直接得到较好的结构形状,无疑对提高研发效率有着巨大优势。

国内早期做结构优化的软件,只有一个 Altair OptiStruct 优化求解器,现在各个有限元软件也都开始介入结构优化这方面,早期的介入肯定会带来更多经验积累,具有先发优势。但是,每一个使用OptiStruct的人都会察觉到软件操作性的的不足,当然,新版本的Altair系列软件正在不断推出,新版本的界面会是什么样子呢?
大概率,就是solidThinking Inspire这个软件的样子。(国内原厂工程师基本都这么认为。)




十几年下来,学过用过的各种软件总有几十款了,最简单易学,同时功能又足够使用的软件,只有一款,就是solidThinking Inspire。目前确实推广不如大型商业软件,但是谁又能说的好未来的发展呢?如今势头很猛的ABAQUS十几年前也是小众软件吗!


下面让我们来看一个solidThinking Inspire的典型案例。

将一个方形体进行拓扑优化再到点阵优化,仅仅需要几个简短步骤。如图所示,展现原始模型到拓扑优化,再到点阵优化的过程。需要注意一点,点阵优化只对实体有效,而且设计空间必须与非设计空间分离。



这样一个复杂的优化过程,使用一般优化软件怕是至少要操作计算两天以上,但是放到Inspire软件中,几步操作就能妥妥的完成整个过程,而且计算时长也不会太长,如果电脑性能较高的话,可能计算只需要二三十分钟时间就能完成。这也是Inspire软件的优势所在。

第一步、设置优化计算边界条件


该步骤的边界条件有三个,分别是加载约束加载拔模方向加载受力载荷,都是直接点选的操作。

第二步、设置优化运行

该界面有中文版本


1、选择拓扑作为优化类型。
2、选择最小化质量作为优化目标。
3、在应力约束下,将最小安全系数设为 5.0
4、将最小厚度约束设置为 15 mm
5、点击运行,等待十几分钟计算即可完成。
 
Inspire软件分中文和英文版本,下载试用时请注意,建议仿真初级学员、机械方向学员使用中文版本便于学习操作,有仿真经验学员,力学方向学员使用英文版本便于后期学习其他Altair软件,新版本Hypermesh软件的操作界面已经开始使用部分Inspire软件中的图表,未来一定会统一成Inspire的模式(内部测试版本图标已经修改)。所以后期工作中使用仿真软件较多的学员,不妨直接学习英语专业术语,因为和其他软件都是通用的。



计算完成后的拓扑形状
第三步、使用包覆功能生成一个 PolyNURBS 零件

包覆功能操作需要一定的技巧,只要练习几个例子就能掌握。关闭初始空间设置,并将新生成的形状设置为新的设计空间。

第四步、运行点阵优化



该界面有中文版本
1、选择点阵作为优化类型
2、选择最小化质量作为优化目标
3、在“点阵”下,将目标长度设置为 6 mm,最小直径设置为 1 mm,最大直径设置为 3 mm
4、将填充比例设置为“100% 点阵”。
5、在应力约束下,将最小安全系数设为 1.0
6、点击运行


查看点阵优化的结果


计算流程完成

二、什么样的人适合使用这款软件呢?

第一、机械工程师。因为其简单易学,并且有着强大的优化功能,可以让机械工程师的设计工作一步到位,达到很高的设计优化水平。而且不用等有限元工程师“慢悠悠”的计算结果,何乐而不为呢?
通过对比其他有限元软件的计算结果,这个软件的计算精度是可以保证的,毕竟使用了OptiStruct求解器,这个求解器也是运行很多年并且得到业内认可的求解器。有限元工程师的“慢悠悠”也是有原因的啊,毕竟网格不是那么简单划分的,收敛性也是个烦人的问题。



第二、有限元优化工程师。优化设计是未来的工业制造发展大趋势,如果只会用越来越“傻瓜”化操作的商业软件,会被时代所淘汰。当然,也可以学习其他的优化类软件,例如Spaceclaim,每个软件都有自己的优势,但是从一个具有优良求解器又简单易学的软件开始学习优化计算,无疑也是一个很好的选择。

注意注意,很多研发类公司,目前还没有发现优化计算的价值,但是国外尤其是西欧国家,产品的设计研发很重视优化计算,国内未来如何发展,相比大家也都有一个自己的判断。




第三、Altair系列软件学习者。国内目前的机械土木类计算辅助软件,越来越被几个大公司所垄断,原来推广应用不错的两款大型商业软件,由于其操作性的限制,目前在国内很明显出现了颓势(名字我就不提了)。同一个公司旗下的不同软件,不管是兼容性还是操作习惯,都必然具有很多相似性,所以,大家学习使用有限元软件时,可以有选择性的调研一下,那个好用可以优先选择。

任何具体项目问题,都不会出现这个软件能算那个软件算不了的问题,只是软件的认识了解程度不同而已!有的软件强调自己非线性算的好,或者自己具有单元类型的优势,也只是各个软件的宣传手段而已。当然,有的时候软件选择属于公司的决策,个人最多也就是建议建议而已,这个事不用太当回事,因为,使用哪一个软件,习惯了真的都一样!

第四、有限元初学者。没有有限元概念的人,直接学习ANSYS的经典界面或者二次开发的相关软件,一定会晕菜的,所以选择一款简单易学,概念直观的软件无疑是最好的,我可以负责任的说,solidThinking Inspire肯定是好的选择,不仅仅是简单的问题,概念直观才是最大的优势。优化的概念,也同样需要慢慢积累,好处需要时间去发现,优势需要经验做基础。


作者:孙一凡老师,仿真秀专栏作者

声明:原创文章,部分图片源自网络,如有不当请联系我们,欢迎分享,禁止私自转载,转载请联系我们。



Inspire几何处理通用MCAD
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:2019-11-12
最近编辑:5月前
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