OptiStruct及HyperStudy优化与工程应用澳汰尔专家级工程师出品入门加进阶

  内容简介

《OptiStruct及HyperStudy优化与工程应用》是在2019版HyperWorks软件基础上编写的OptiStruct和HyperStudy优化教程。全书首先深入讲解了拓扑优化、自由尺寸优化、形貌优化、尺寸优化、形状优化、自由形状优化、增材制造优化、复合材料优化，以及等效静态载荷法、热、疲劳及非线性优化等OptiStruct优化技术，然后详细介绍了HyperStudy相关的各种优化技术。本书对软件功能与应用的介绍非常全面，并包含大量的实用案例，读者只需要这一本书就可以解决OptiStruct和HyperStudy这两款软件的绝大部分应用问题。

 《OptiStruct及HyperStudy优化与工程应用》是学习HyperWorks优化技术的*备手册，可作为从事机械、汽车、航空航天、船舶、电子等行业的工程技术人员的自学或参考用书，也可作为理工科院校相关专业师生的教学用书。

  目录

序

前言

*1章OptiStruct简介

 1.1OptiStruct功能概述

 1.2帮助文件使用指南

 1.3.out文件内容解释

 1.4OptiStruct优化的一些常用操作

 1.5优化控制卡片

*2章拓扑优化和自由尺寸优化

 2.1拓扑优化和自由尺寸优化简介

  2.1.1拓扑优化简介

  2.1.2自由尺寸优化简介

  2.1.3实例：michell模型拓扑优化

  2.1.4实例：方板的自由尺寸优化

  2.1.5网格收敛性研究

 2.2优化三要素

  2.2.1设计变量

  2.2.2响应

  2.2.3约束和目标

 2.3制造约束

  2.3.1成员尺寸约束

  2.3.2拔模和挤压约束

  2.3.3对称约束

  2.3.4模式重复约束

  2.3.5均匀模式约束

 2.4多模型优化

 2.5失效安全优化

 2.6多材料拓扑优化

 2.7工程实例

  2.7.1轨道支撑柱安装位置优化（1D）

  2.7.2使用加权柔度响应进行多工况模型的拓扑优化（2D）

  2.7.3转向节与挂钩结构拓扑优化（3D）

第3章形貌优化

 3.1形貌优化技术简介

  3.1.1形貌优化的概念

  3.1.2形貌优化适用场景

  3.1.3实例：冰箱抽屉底板形貌优化

 3.2设计变量、制造约束和控制参数

  3.2.1设计变量

  3.2.2制造约束

  3.2.3拉延筋控制参数

 3.3*二类响应

  3.3.1*二类响应介绍

  3.3.2实例：使用方程响应优化安全带牵引器支架

 3.4工程实例

  3.4.1电池包外壳形貌优化

  3.4.2拓扑和形貌联合优化

  3.4.3基于频响分析的车身地板形貌优化

  3.4.4SUV背门内板形貌优化

第4章尺寸优化

 4.1尺寸优化技术简介

  4.1.1尺寸优化基本概念

  4.1.2实例：扭转工况下的车架厚度优化

 4.2设计变量和变量关联

  4.2.1离散变量

  4.2.2变量关联

  4.2.3批量创建尺寸变量

  4.2.4尺寸优化结果的后处理

  4.2.5实例：厚度依赖的车架尺寸优化

  4.2.6实例：高层建筑框架结构梁截面优化

 4.3第三类响应

  4.3.1Excel响应定义方法

  4.3.2实例：基于Excel响应的机身蒙皮优化

  4.3.3Compose响应定义方法

  4.3.4实例：基于Compose响应的钢结构节点优化

  4.3.5用C语言和Fortran语言定义响应

 4.4灵敏度分析

  4.4.1灵敏度的数学表达

  4.4.2灵敏度分析方法

  4.4.3实例：白车身钣金厚度的灵敏度分析

 4.5全局搜索

  4.5.1局部*优解与全局*优解

  4.5.2全局搜索算法

  4.5.3实例：框架结构梁截面优化的全局搜索计算

第5章形状优化和自由形状优化

 5.1形状优化和自由形状优化简介

  5.1.1什么是形状优化

  5.1.2实例：2D工字梁结构的形状优化

  5.1.3什么是自由形状优化

  5.1.4实例：带孔方板的自由形状优化

 5.2网格变形技术

  5.2.1网格变形总体介绍

  5.2.2变形域和控制柄方法

  5.2.3变形体方法

  5.2.4映射到几何方法

  5.2.5自由变形方法

  5.2.6形状及相关操作

  5.2.7对称工具

  5.2.8变形约束

 5.3工程实例

  5.3.1铸造件形状优化

  5.3.2注塑件加强筋位置优化

  5.3.3钣金件形状和自由形状联合优化

第6章增材制造优化

 6.1增材制造简介

  6.1.1增材制造现状

  6.1.2Altair增材制造解决方案

 6.2增材制造结构优化

  6.2.1实例：基于静力学仿真的拓扑优化

  6.2.2实例：基于多体动力学仿真的拓扑优化

  6.2.3实例：基于PolyNURBS工具进行几何重构

  6.2.4实例：Inspire格栅优化

  6.2.5实例：OptiStruct格栅优化

第7章复合材料优化

 7.1复合材料优化解决方案

 7.2铺层复合材料优化三阶段

  7.2.1复合材料的建模、响应与制造约束

  7.2.2阶段一：铺层形状优化

  7.2.3阶段二：铺层厚度优化

  7.2.4阶段三：铺层顺序优化

 7.3工程实例

  7.3.1机翼结构复合材料蒙皮优化

  7.3.2工字梁复合材料优化

第8章等效静态载荷法、热、疲劳及非线性优化

 8.1利用等效静态载荷法进行结构动态优化

  8.1.1等效静态载荷法简介

  8.1.2实例：基于Radioss模型进行等效静态载荷法优化

 8.2基于热工况的优化

  8.2.1热分析简介

  8.2.2实例：热工况下的风道挡板形貌优化

  8.2.3实例：热工况下的散热器拓扑优化

 8.3基于疲劳工况的优化

  8.3.1疲劳分析简介

  8.3.2实例：疲劳工况下的控制臂拓扑优化

 8.4工程实例

  8.4.1非线性工况下的发动机连杆自由形状优化

  8.4.2非线性工况下的轮毂拓扑优化

第9章Altair概念设计优化流程与多学科优化工具

 9.1仿真驱动设计

 9.2概念设计优化流程Altair.C123

  9.2.1C1拓扑优化

  9.2.2C2方案迭代

  9.2.3C3细节优化

 9.3C123概念设计优化流程的应用

 9.4多学科优化

  9.4.1多学科优化一般流程

  9.4.2多学科优化工具MDO.Director

*10章HyperStudy简介与理论基础

 10.1HyperStudy简介

  10.1.1应用领域

  10.1.2用户界面

  10.1.3操作流程

 10.2HyperStudy中的方法

  10.2.1试验设计

  10.2.2近似模型

  10.2.3优化方法

  10.2.4随机性分析

*11章建立HyperStudy模型

 11.1求解器注册

  11.1.1支持的求解器类型

  11.1.2求解器注册流程

 11.2添加模型和非文本类模型参数化

  11.2.1HyperStudy支持的模型类型

  11.2.2内置接口模型及其参数化

  11.2.3Operator模型

 11.3文本类模型参数化

  11.3.1通用的参数化方法

  11.3.2形状变量的参数化

  11.3.3Templex语法及其应用

 11.4定义输入变量

  11.4.1变量基本属性

  11.4.2变量类型

  11.4.3变量关联与变量约束

 11.5测试模型

 11.6定义输出响应

  11.6.1使用结果文件创建响应

  11.6.2使用数据源创建响应

  11.6.3使用内部函数与外部函数创建响应

  11.6.4使用表达式创建复杂响应

 11.7驱动CAD软件参数化几何模型

  11.7.1联合HyperMesh驱动UG参数化几何模型

  11.7.2包含include文件的模型参数化

*12章试验设计（DOE）

 12.1DOE简介

 12.2实例：冲击模型DOE分析

 12.3DOE基本概念及算法

  12.3.1DOE基本概念

  12.3.2DOE算法

 12.4工程实例

  12.4.1白车身一阶弯扭模态DOE分析

  12.4.2HyperStudy*SimLab*Creo联合DOE分析

  12.4.3使用实验数据进行DOE分析

*13章响应面拟合

 13.1响应面拟合简介

 13.2实例：汽车踏板机构响应面拟合

 13.3响应面拟合基本概念及算法

  13.3.1响应面拟合基本概念

  13.3.2响应面拟合算法

 13.4工程实例

  13.4.1前悬架转向拉杆硬点DOE分析和响应面拟合

  13.4.2汽车座椅冲击响应面拟合

*14章HyperStudy优化.

 14.1HyperStudy优化简介.

  14.1.1优化基本概念.

  14.1.2优化问题分类.

  14.1.3实例：寻找空调上盖*安全的踩踏位置.

 14.2多目标优化.

  14.2.1多目标优化问题的解.

  14.2.2多目标优化的处理方法.

  14.2.3实例：基于质量和频率的副车架多目标优化.

 14.3多模型与多学科优化.

  14.3.1多模型与多学科优化问题.

  14.3.2多模型与多学科优化的文件引用.

  14.3.3实例：基于多体工况的控制臂疲劳寿命优化.

 14.4不确定性优化.

  14.4.1不确定性优化问题.

  14.4.2实例：基于可靠性优化的二次曲线*小值问题.

  14.4.3实例：白车身弯扭刚度的可靠性优化.

 14.5优化算法.

  14.5.1优化算法的选择.

  14.5.2SQP*序列二次规划法.

  14.5.3MFD*可行方向法.

  14.5.4ARSM*自适应响应面法.

  14.5.5GRSM*全局响应面法.

  14.5.6GA*遗传算法.

  14.5.7MOGA*多目标遗传算法.

  14.5.8SRO*系统可靠性优化.

  14.5.9SORA*序列优化和可靠性分析.

 14.5.10SORA.ARSM*基于ARSM的SORA法.

 14.6复杂优化问题的解决思路.

  14.6.1综合使用DOE、响应面与优化.

  14.6.2使用已有计算数据.

 14.7基于各类求解器的HyperStudy应用.

  14.7.1实例：基于Workbench的结构参数优化.

  14.7.2实例：基于MotionSolve的悬置解耦优化.

  14.7.3实例：基于Feko的八木天线增益优化.

  14.7.4实例：基于DYNA的汽车柱碰变形优化.

  14.7.5实例：基于Radioss的薄壁件压溃研究.

  14.7.6实例：联合nCode和OptiStruct的横梁疲劳寿命优化.

*15章随机性分析

 15.1概念和流程

  15.1.1随机性分析的概念

  15.1.2随机性分析的流程

 15.2随机变量定义及采样

  15.2.1随机变量的分布函数

  15.2.2采样方法

 15.3结果后处理

*16章HyperStudy技术专题

 16.1HyperStudy文件管理

  16.1.1主文件.hstudy

  16.1.2文件夹结构

  16.1.3存档文件.hstx

  16.1.4配置文件.mvw

  16.1.5调试与错误排查

 16.2使用Verify进行响应面结果验证

 16.3自定义求解器

  16.3.1实例：借助Tcl进行结构参数优化

  16.3.2实例：利用Python脚本在自行车设计中引入主观评分

 16.4使用高性能计算

  16.4.1批处理运行模式

  16.4.2在HPC上提交HyperStudy批处理作业

  16.4.3在HPC上运行HyperStudy图形界面

  16.4.4在Windows桌面调用HPC计算