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The Smart Global Optimization Technology

SmartDO 電子報 2012/09/12 : SmartDO 直接串連 ANSYS Workbench 進行最佳化設計


前言

本期電子報將介紹 SmartDO 功能:SmartLink,此介面可直接串連 ANSYS Workbench,無須撰寫 Scripts 檔即可執行最佳化設計,我們將利用一個三維懸臂樑結構最佳化問題來展示 SmartLink 在操作上的簡易與方便性。

Figure01
圖 1 SmartDO SmartLink 直接串聯 ANSYS Workbench


問題描述

考慮一個三維懸臂樑結構,其設計變數與邊界條件如圖 2 所示。其中一端固定、另一端承受一固定方向大小之外力 ( X = 200 N, Y = 315 N ),觀察此懸臂樑之 X、Y 方向最大位移量以及最大等效應力。

  Figure02
圖 2 三維懸臂樑幾何外型、變數設定與邊界條件


最佳化模型建立 ( Design Optimization Modeling )

我們將懸臂樑的體積作為目標函數,並最小化體積的同時,還能滿足承受負載後 X、Y 方向的位移量要小於 0.2 mm 與 0.4 mm,最大等效應力值小於 245 MPa 的條件。綜合上述設計要求,我們將此最佳化設計問題之數學模型定義如下:
Find :
DV1, DV2, DV3, DV4, DV5, DV6
To Minimize :
整體體積
Subjected To :
X方向最大位移量 < 0.2 mm
Y方向最大位移量 < 0.4 mm
最大應力 < 245 MPa
如圖 3,左邊為 ANSYS Workbench 參數化模型、右邊為 SmartDO SmartLink 視窗,我們可以在 SmartLink 視窗下,很輕易地利用下拉式選單設定何者為設計變數、目標函數與拘束條件,如紅色虛線外框的位置,再將上述最佳化設計問題數學模型,填入藍色虛線外框的位置,即可開始執行最佳化。

  Figure03
圖 3  SmartLinkANSYS Workbench 連結作最佳化設定


最佳化設計結果

由於SmartDO具有智慧型的穩定求解器, 通常經由上述步驟與ANSYS Workbanch的模型後即可直接求解. 上述模型經由 SmartDO 與 ANSYS Workbench 優化計算後,其設計結果如下:
  • 總體積:降低 21.8 %
  • 最大等效應力值:252.96 MPa 降低至 194.67 MPa
  • 最大位移量:(x, y) = (0.20 mm, 0.40 mm)
  Figure04
圖 4 三維懸臂樑結構最佳化結果

結論

經由上述的案例,可以瞭解到
透過 SmartDO 的新功能,我們只需要幾個簡單的步驟,便可以輕鬆與 ANSYS Workbench 參數化模型連結進行最佳化設計,讓 ANSYS 的用戶能更方便的應用到 SmartDO 強大且穩健的最佳化演算法,來改善你產品的設計。

如您希望得到更多的SmartDO資料, 請光臨我們的網站
http://www.fea-optimization.com/SmartDO/index_c.htm






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