CAE仿真““结构优化设计与工程可靠性分析”专题培训

大纲

主要内容

一、概述

1、结构优化概述

2、优化设计术语

3、ANSYS Workbench优化工具-Design Exploration综述

4、Design Exploration特征   

5、Design Exploration各功能模块简介

6、结构优化设计的计算流程

7、参数化建模技术    

实例-1：采用ANSYS Workbench优化技术计算函数最优值

二、参数相关性分析技术（Workbench操作平台）

1、参数相关性分析的目的

2、采样

3、相关系数公式 

4、相关性过滤结果

5、相关性过滤设置

6、相关矩阵和相关矩阵图

7、确定性矩阵和确定性矩阵图

8、相关散点图              

9、其他图

工程实例-1：悬臂梁的设计参数关联性研究

三、DOE实验设计方法（Workbench操作平台）

1、DOE的目的及算法简介

2、CCD抽样

3、Box-Behnken Design抽样

4、Latin Hypercube Sampling Design抽样

5、Optimal Space Filling抽样

6、Custom / Custom + Sampling抽样

7、Sparse Grid Initialization抽样

8、其他设置

工程实例-1：连接杆结构的DOE实验设计

四、响应面构造技术（Workbench操作平台）

1、响应面技术术语及目的

2、Standard Response Surface响应面

3、Kriging响应面

4、Non-parametric Regression响应面

5、Neural Network响应面

6、Sparse Grid响应面

7、拟合数据表 

8、验证点的设置

9、响应面的计算结果

工程实例-1：发电风机转动惯距、转速与来流风速关系的响应面分析

五、直接优化技术（Workbench操作平台）

1、概述

2、结构优化数学模型

3、灵敏度分析技术 

4、扫描法（Screening）原理

5、多目标遗传算法(MGA)原理

6、非线性拉格朗日法（NLPQL）原理

7、混合整数算法（MISQP）原理

8、Adaptive Single-Objective原理

9、Adaptive Multiple-Objective原理

10、目标函数、设计变量和状态变量的设置技巧

11、等式约束条件的定义方法

12、后处理技术

工程实例-1：法兰连接结构轻量化设计

六、响应面优化方法（Workbench操作平台）

1、概述

2、结构响应面优化设计的基本原理

3、结构响应面优化设计的基本步骤

4、结构响应面优化设计的计算设置

5、优化计算结果的评估   

工程实例-1：吊钩结构的响应面优化计算

七、APDL与Workbench联合优化技术

1、APDL与Workbench联合优化的目的

2、APDL与联合优化设计的分析系统

3、APDL与Workbench 联合优化设计的计算流程

工程实例-1：十杆桁架结构轻量化设计（国际著名考题）

八、结构拓扑优化设计（Workbench操作平台）

1、结构拓扑优化设计简介

2、结构拓扑优化设计的基本原理

3、结构拓扑优化设计的基本步骤

4、拓扑优化计算设置

5、优化计算结果的评估   

工程实例-1：由三维圆盘获得最优车毂的拓扑优化设计

九、工程多目标优化设计（Workbench操作平台）

1、多目标优化简介 

2、多目标优化的数学模型

3、多目标优化解的形式

4、Workbench 多目标优化的基本流程与实现

5、优化计算结果的评估   

工程实例-1：混合器热冷空气混合的温耗和压降多目标优化

十、工程多工况优化设计（Workbench操作平台）

1、多工况优化设计的目的

2、结构多工况优化设计的计算流程

3、多工况优化的Workbench 实现技术

4、多工况优化的Workbench 计算设置

5、优化计算结果的评估   

工程实例-1：多工况条件下三维开孔悬臂支架结构的优化设计

十一、结构动力优化（Workbench操作平台）

1、结构动力优化的目的

2、结构动力优化原理

3、结构模态计算技术 

4、结构动力优化的分析系统

5、结构动力优化的计算设置

6、优化计算结果的评估  

工程实例-1：阶梯轴结构的振动频率优化计算

工程实例-2：通过动力优化设计提高旋转机械的临界转速

十二、基于优化技术巧解复杂结构稳定性（屈曲）问题（Workbench操作平台）

1、结构屈曲简介 

2、结构屈曲计算原理

3、优化方法求解屈曲问题的基本思想与计算流程

4、优化方法求解屈曲问题的设置技巧

5、屈曲优化计算结果的评估   

工程实例-1：采用优化方法进行考虑重力影响的压力容器屈曲稳定性分析

十三、基于优化进行参数反演计算-以最优过盈量的计算为例

1、过盈原理

2、过盈的ANSYS计算原理

3、设计过盈值的有限元精准实现

工程实例-1：轴过盈装配效果的精准模拟

十四、结构抗疲劳优化设计（Workbench操作平台）

1、结构抗疲劳优化设计简介      

2、结构疲劳计算

3、结构抗疲劳优化设计的基本原理

4、结构抗疲劳优化设计的基本步骤

5、结构抗疲劳优化计算的操作设置

6、优化计算结果的评估  

工程实例-1：承受交变弯矩作用的矩形板的抗疲劳优化计算

十五、结构气动外形优化设计（Workbench操作平台）

1、结构气动外形优化设计简介

2、结构气动力的计算方法

3、结构气动外形优化设计的基本原理

4、结构气动优化设计的基本步骤与操作设置

5、气动优化计算结果的评估  

工程实例-1：翼型结构的气动外形优化设计

十六、多场耦合结构的优化设计（Workbench操作平台）

1、 概述与优化目的

2、多场耦合结构优化设计的基本原理

3、多场耦合结构优化设计的基本步骤

4、多场耦合结构优化计算的操作设置

5、优化计算结果的评估  

工程实例-1：多场耦合作用下金属块的热应力和变形优化设计

十七、基于ANSYS PDS 概率设计和APDL编程的结构可靠性设计（经典环境APDL）

1、结构可靠度基本理论

2、基于有限元的概率设计(PDS)技术

3、PDS分析基本流程

4、PDS中的参数分布函数及其选用

5、PDS的Monte Carlo法         

6、PDS的响应面法

7、PDS计算过程与计算设置详解   

8、计算结果的评估  

工程实例-1：大型LNG储罐可靠性评估及参数敏感性分析

十八、基于Six Sigma法的工程可靠性

分析与设计

1、什么是Six Sigma 分析

2、Six Sigma 法的分析流程

3、输入参数的概率分布类型

4、输出参数的分布规律

5、结果评价技术

工程实例-1：基于六西格玛优化设计的金属连杆可靠性分析