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7.3设计优化分析设计优化分析允许不限数量的设计变量和用户自定义的目标函数、约束和响应方程,除了输入大家所熟知的"分析模型"之外,还需要输入"设计模型"。设计模型是一个用设计变量和结构响应值以数学方式来描述的一个优化问题不仅与分析模型有关,并且也与这个分析模型的结构响应有关。先依用户提供的初始设计开始进行结构分析,获得结构响应(如应力、位移、固有频率等)后,确定设计变量对结构响应的灵敏度,这些灵敏度数据被送入一个数值优化求解过程以得到一个改进了的设计。在这个新设计的基础上,修改分析模型开始一个新的迭代优化循环过程直到满足优化设计要求。MSC.NASTRANV70中设计优化分析允许删除不起作用约束,使优化过程效率提高。MSC.NASTRAN的优化功能几经重大改进并实现了形状优化,成为强大的多物理过程的优化工具。优化涉及多种分析类型如:静力优化、特征值优化、屈曲优化、直接/模态频率优化、气弹和颤振优化、声学(噪声)优化、超单元优化分析等。除此之外,用户还可根据自己的设计要求和优化目标,在软件中方便地写入自编的公式或程序进行优化设计。苏州制造MSC软件-marcMSC Nastran 内嵌疲劳（NEF）功能：计算更快、文件更小、过程简化、数据格式一致、疲劳优化。

解器。

7.1NASTRAN的拓扑优化简介设计优化是为满足特定推荐目标如**小重量、比较大***阶固有频率或**小噪声级等等的综合设计过程。这些推荐目标称之为设计目标或目标函数。优化实际上含有折衷的含义,例如结构设计的更轻就要用更少的材料,但这样一来结构就会变得脆弱,因此就要限制结构件在比较大许用应力下或**小失稳载荷下等的外形及尺寸厚度。类似地,如果要保证结构的安全性就要在一些关键区域增加材料,但同时也意味着结构会加重。比较大或**小许用极限限定被称之为约束。设计变量是一组在设计过程中为产生一个优化设计可不断改变的参数。MSC.NASTRAN中的设计变量包含形状和尺寸两大部分。形状设计变量(如边长、半径等)直接与几何形状有关,在设计过程中可改变结构的外形尺寸;尺寸设计变量(如板厚、凸缘、腹板等)则一般不与几何形状直接**,也不影响结构的外形尺寸。设计优化意味着有在满足约束的前提下产生比较好设计的可能性。MSC.NASTRAN拥有强大、高效的设计优化能力,其优化过程由设计灵敏度分析及优化两大部分组成，可对静力、模态、屈曲、瞬态响应、频率响应、气动弹性和颤振分析进行优化。有效的优化算法允许在大模型中存在上百个设计变量和响应。Actran AeroAcoustics基于有限元技术求解 流致噪声问题，可以精确考虑流场变化形成的 复杂声学边界条件。

水弹性流体单元法该方法通常用来求解具有结构界面、可压缩性及重力效应的***流体问题。水弹性流体单元法可用于标准的模态分析、瞬态分析、复特征值分析和频率响应分析。当流体作用于结构时,要求必须指出耦合界面上的流体节点和相应的结构节点。自由度在结构模型中是位移和转角,而在流体模型中则是在轴对称坐标系中调和压力函数的傅利叶系数。类似于结构分析,流体模型产生"刚度"和"质量"矩阵,但具有不同的物理意义。载荷、约束、节点排序或自由度凝聚不能直接用于流体节点上。虚质量法虚质量法主要用于以***-固耦合问题的分析:结构沉浸在一个具有自由液面的无限或半无限液体里。容器内盛有具有自由液面的不可压缩液体。以上二种情况的组合,如船在水中而舱内又装有不充满的液体。用结构单元来描述,这个模型可以是一边或二边被同一液体或不同液体所浸润。忽略液面重力效应。这种近似处理对于结构频率高于液体晃动频率是有效的。该分析假设液体密度是常量(无层间变化),流体是无旋的(无粘性),并且是稳定的(如同空气动力中一样),同时是线性的。MSC Actran是一款声学仿真软件，覆盖 声学、振动声学、气动声学等多方面仿真功能。芜湖机械MSC软件-CAE fatigue

ROMAX主要应用于齿轮箱、轴承和动力传动系统的设计仿真分析，是汽车、风电及轴承应用领域的标准分析软件。合肥工程MSC软件-adams

7.2设计灵敏度分析设计灵敏度分析是优化设计的重要一环,可成倍地提高优化效率。这一过程通常可计算出结构响应值对于各设计变量的导数,以确定设计变化过程中对结构响应**敏感的部分,帮助设计工程师获得其**关心的灵敏度系数和比较好的设计参数。灵敏度响应量可以是位移、速度、加速度、应力、应变、特征值、屈曲载荷因子、声压、频率等,也可以是各响应量的混合。设计变量可取任何单元的属性如厚度、形状尺寸、面积、二次惯性矩或节点坐标等。在灵敏度分析的基础上,设计优化可以快速地给出比较好的设计变量值。MSC.NASTRANV70中增加的新功能,采用共轭灵敏度分析代替直接的灵敏度分析,使解决诸如几十万个以上自由度,几百个参与频率,并考虑上百个设计变量的多种工况组合的动力响应优化成为现实。合肥工程MSC软件-adams

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