OptiStruct 結構分析與最佳化

 

OptiStruct 支援優化的結構分析

基於超過 25 年的創新，OptiStruct 是一款經過驗證的現代結構求解器，可為跨靜力學和動力學、振動、聲學、疲勞、傳熱和多物理場學科的線性和非線性分析提供全面、準確和可擴展的解決方案。它在全球範圍內被行業領先的公司使用，以通過優化和驗證結構性能來推動設計。

OptiStruct 於 1994 年投入商業使用，是第一個將結構優化和分析無縫集成到市場的模擬技術。OptiStruct 使用 NASTRAN 的增強專有版本和由 Altair 開發和維護的現代專有非線性公式來解決線性和非線性問題。

在過去的二十年裡，OptiStruct 拓撲優化推動了您每天看到和使用的產品的輕量化和結構高效設計。OptiStruct 為傳統工藝、複合材料和增材製造提供了許多其他結構優化方法和廣泛的基本製造約束。

 

• 綜合分析解決方案：：

OptiStruct 為線性、非線性、振動、聲學、疲勞、傳熱和多物理場分析提供求解器。解決方案在 CPU 和 GPU 上準確、快速且高度可擴展。

• 行業領先的優化：

OptiStruct 率先開發了創新優化技術，包括許多行業首創，例如故障安全拓撲、多材料拓撲和多模型優化。

• 單模型多屬性工作流：

​通過使用單一模型分析和優化來自多個學科（例如強度、振動、疲勞）的屬性，簡化工作流程、減少重複性任務並最大程度地減少錯誤。

 

OptiStruct 功能

OptiStruct 集成大規模特徵值求解器

OptiStruct內嵌的自動多級子結構特徵 值求解器能夠快速計算出百萬級自由度模型數以千計的模態。

OptiStruct 高級NVH分析

OptiStruct提供了獨特的用於計算NVH的方法，這包含一 步法TPA，功率流分析法，模型縮聚技術（CDS和CMS超單元），設計靈敏 度和用於NVH優化的等效輻射功率設計準則。

OptiStruct 概念設計階段

　●　拓撲優化：OptiStruct 應用拓撲優化生成創新的概念設計。使用者通過定義設計空間、優化目標及製造約束來完成優化。

　●　OptiStruct 優化技術支援的單元類型包含1D、2D、3D單元。

　●　形貌優化：對於薄壁結構，衝壓起筋是常用的加強結構的方法。對於給定的起筋尺寸，OptiStruct 給出具有創新性的設計建議。這些建議説明工程師確定起筋樣式及起筋位置。這種優化方式對提高鈑金件剛度及頻率等力學性能尤為有效。

　●　自由尺寸優化：自由尺寸優化被 廣泛應用於獲得金屬加工結構的厚度最佳分佈及複材結構的最優外形。在自由尺寸優化中，每個 材料層厚度的單元厚度都是一個設計變數。

OptiStruct 詳細設計階段

　●　尺寸優化：對結構截面尺寸、材料屬性等模型參數進行優化。

　●　形狀優化：通過形狀變數對現有設計進行改進。形狀變數可以通過HyperMorph方便定義。

　●　自由形狀優化：OptiStruct具有獨 特的無參數形狀優化能力。優化 時使用者無需事先定義形狀變數，求解器能夠根據設計要求自動生成形狀變數並計算出最優結構形狀。自由形狀優化能有效減少應力集中問題。

OptiStruct 鋪層複合材料的設計與優化

OptiStruct獨特的複材優化“三步 法”，可以輔助工程師設計出最好的鋪 層複合材料結構。這三步法的優化處理 過程參考實際複合材料的鋪層加工程序定義，並考慮真實的加工工藝，如丟層等。通過三步法，工程師可以首先獲得最佳複材結構外觀，其次獲得鋪層最佳數量，最後獲得鋪層最佳順序。

OptiStruct 的格柵 Lattice 結構設計與優化

格柵結構具有很多令人滿意的特性，如更輕的重量和更好的熱力學性能。<br />並且由於其結構形式鏤空，其在生物醫學被廣泛應用於生物體植入結構中。OptiStruct在拓撲優化技術的基礎上，進行獨特的格柵優化。其後，OptiStruct 還可以通過大規模尺寸優化對格柵結構的每一個梁的屬性進行優化，進一步提升諸如應力、屈曲、位移及頻率等性能。

OptiStruct 剛度強度和可靠性

　●　線性靜力分析、材料非線性及接觸非線性分析。

　●　超彈性大變形分析。

　●　快速接觸分析。

　●　屈曲分析。

OptiStruct 振動雜訊分析

　●　實模態及複模態分析。

　●　直接頻率回應及模態頻率回應分析。

　●　隨機回應分析。

　●　回應譜分析。

　●　直接瞬態回應及模態瞬態回應分析。

　●　考慮非線性預載荷的屈曲、頻率回應及瞬態回應分析。

　●　轉子動力學分析。

　●　流固耦合振動雜訊分析。

　●　自動多級子結構法（AMSES）。

　●　快速大規模求解方法。

　●　回應峰值點結果輸出命令。

　●　一步法傳遞路徑分析。

　●　聲輻射分析。

　●　與頻率相關的多孔彈性材料屬性。

OptiStruct 傳動系統耐久性

　●　1D、3D螺栓預緊。

　●　墊片單元。

　●　接觸模型及接觸友好單元。

　●　考慮材料硬化特性的塑性材料模型。

　●　與溫度相關的材料力學屬性。

　●　MPI技術。

OptiStruct 傳熱分析

　●　線性及非線性穩態分析。

　●　線性瞬態分析。

　●　熱力耦合分析。

　●　一步法瞬態熱應力分析。

　●　接觸熱傳導分析。

OptiStruct 運動及動力學

　●　靜態、准靜態及動力學分析。

　●　載荷提取及效果評估。

　●　系統及柔性體優化。

OptiStruct 結構優化

　●　拓撲、形貌及自由尺寸優化。

　●　尺寸、形狀及自由形狀優化。

　●　複合材料設計及優化。

　●　格柵結構設計及優化。

　●　等效載荷法。

　●　多體優化。

OptiStruct 主要特徵

用於線性分析的現代 NASTRAN 公式	高效的非線性分析	領先的優化技術
幾乎每個行業都使用穩健而準確的 NASTRAN 線性解決方案，在整個結構驗證過程中進行強度和變形模擬。	快速擴展的非線性特徵包括現代高效的接觸算法、螺栓和墊片建模、超彈性材料和熱分析。	從拓撲結構到形狀，OptiStruct 經過行業驗證的優化推動了您每天看到和使用的創新、輕便和優雅的產品設計。
專業振動和聲學求解器	先進材料與製造	真實世界的多物理場
獨特的功能和集成的專業求解器（AMSES 和 FASTFR）可實現從零部件到整車的高效診斷分析。	複合材料部件的設計和優化 - 鋪層形狀到鋪層計劃 - 以及包括複雜晶格結構的 3D 列印。	複雜現象的熱機械模擬和求解器耦合，包括流-結構和電磁-結構相互作用。

 

Altair OptiStruct 是 Altair HyperWorks CAE 系列的一部分，一款經過工業驗證與普遍使用的結構分析與優化工具。能夠進行強度、耐久性及NVH分析，快速實現結構創新、輕量化及結構有效的設計。

 

 OptiStruct 優勢

• 綜合分析解決方案

用於線性、非線性、振動、聲學、疲勞和多物理場分析的綜合求解器。解決方案在CPU和GPU上準確，快速且高度可擴展。

• 領先市場的優化技術

Altair OptiStruct率先開發了創新的優化技術，其中包括許多行業首創，例如故障安全拓撲，多材料拓撲和多模型優化。

• 單模型多屬性的工作流程

通過使用單個模型分析以及優化來自多個學科的屬性（例如強度、振動、疲勞），簡化工作流程，減少重複性任務並有效地減少錯誤。