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ISIGHT工程优化分析机械工程尹振华多学科集成优化技术ISIGHT简介多学科集成优化技术ISIGHT是美国Engineous公司出品的过程集成、优化设计和稳健性设计的软件，可以将数字技术、推理技术和设计探索技术有效融合，并把大量的需要人工完成的工作由软件实现自动化处理，在多学科优化类软件中市场知名度和占有率均居第一位，占有55％的市场份额。ISIGHT软件可以集成仿真代码并提供设计智能支持，从而对多个设计可选方案进行评估，研究，大大缩短了产品的设计周期，显著提高。1of18ISIGHT包含的设计方法2of18优化设计试验设计质量工程逼近计算设计方法ISIGHT工作原理简介3of18基于数值分析软件的结构和工作过程，在进行数值分析的时候，可以通过修改模拟计算模块的输入文件来完成模型的修改，iSIGHT正是基于这种原理工作的。iSIGHT通过一种搭积木的方式快速集成和耦合各种仿真软件，将所有设计流程组织到一个统一、有机和逻辑的框架中，自动运行仿真软件，并自动重启设计流程，使整个设计流程实现全数字化和全自动化。iSIGHT集成优化的一般过程4of18ISIGHT软件界面与菜单介绍5of18编辑菜单文件菜单主菜单由如下菜单组成：文件（File）编辑（Edit）视图（View）控制（Control）执行（Exection）工具（Tool）帮助（Help）ISIGHT软件主菜单——单梁起重机结构优化设计工程实例分析6of18近几十年来，起重机在设计和制造方面都有了很大的改进，尤其是随着有限元等数值仿真软件的出现，在结构设计方面已经从静态分析扩展到动态分析，有限元法优化设计等新的计算技术也得到了广泛应用。单梁起重机结构优化设计分析模型7of18单梁起重机即为本案例的分析对象，它由桥架、大车运行机构、电动葫芦及电气设备等部分组成。工作时，桥架沿车梁上的起重机轨道运行，通过电葫芦来完成物体的升降及沿主梁方向平移。该型号起重机额定载重为20KN，主梁跨距为L=3m，主梁截面尺寸如图。集成软件8of18本案例选择大型通用软件ANSYS11.0进行强度校核分析。可以在ANSYS中建立主梁的几何模型，并对其划分网格单梁起重机结构优化设计主梁优化模型9of181、目标函数选择根据要求质量应该是最终的目标函数，在主梁跨距一定的情况下截面面积与质量成正比，所以优化时选取截面面积A作为目标函数，其与有优化变量如下关系式成立：A=wlxtl+t2+w3xt3单梁起重机结构优化设计2、优化模型主梁优化问题可以用以下的线性规划模型表示：x是设计变量，为工字梁截面尺寸参数；F是目标函数，为梁截面面积；g是优化问题必须满足的不等式约束，它为梁的挠度。10of18单梁起重机结构优化设计3、优化算法的选择这里采用ModifiedMethodofFeasibleDirections优化方法对本分析问题进行了优化分析。11of18单梁起重机结构优化设计1、输入文件分析ISIGHT集成优化输入文件格式及优化变量在其中的位置如6.7所述。由于设计变量定义在文件的开始，并且每一个设计变量值前面都有“=”，所以通过搜索的方式让光标移到相应的变量前，再进行替换操作，相关设置如图12of182、参数计算在参数运算之前，首先需要定义梁截面面积参数AREA。点击过程集成界面工作栏上的参数按钮，则弹出如图所示对话框。点击图中的“Add”按钮，参数“OBJ”下面的一行被激活，用户可以在“TaskTask1”一栏中输入所添加变量的名称“AREA”，然后确认返回过程集成界面。参数添加参数计算设置13of183、优化建模在参数设置窗口（Parameters）中，设定优化变量的区间范围和目标函数，如图14of18单梁起重机结构优化设计4、优化任务设置这里采用ModifiedMethodofFeasibleDirections优化方法对本分析问题进行了优化分析，相应设置如图。15of18单梁起重机结构优化设计优化结果及其分析经过迭代求解后的优化结果，如表所示。优化结果16of18通过表可以看出，经过优化后主梁的承载能力得到最大程度地利用，同时主梁的重量下降62%。优化结果17of18单梁起重机结构优化设计本章通过ISIGH集成ANSYS11.0软件对起重机的主梁进行优化。优化过程中由于主梁重量信息并没有明确体现在输入、输出文件中，本例把重量等效转换为梁的截面积，并通过引入虚拟设计变量的方法建立了其与优化变量的关系。工程优化点评与提高18of18单梁起重机结构优化设计THANKYOU谢谢！