210 Altair HyperStudy多学科优化方案_v2023

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分析运动部件

优化运动部件

模态分析

屈曲分析

PolyNURBS 几何重构

Structures

多学科优化平台 HyperStudy

设计参数太多，不知从何下手

不清楚每个设计参数与性能指标的关系

多学科评价指标，单学科优化无法满足

想做多目标优化

希望用第三方求解器优化

希望考查设计参数随机性的影响

求解器中立的 DOE ， 多学科 优化， 响应面 拟合， 随机研究 引擎

自动流程化 参数研究，优化和可靠性，稳健性分析

模型与参数接口： 支持 HyperMesh ， MotionView ， Excel ， Workbench ， ANSA ，文本 等直接接口

求解器接口： 无缝整合 HyperWorks 求解器，广泛支持第三方求解器

结果读取接口：支持 直接读取 仿真结 果文件，如 rst ， odb ， op2 ， d3plot 等

HyperMesh 自带 Morph 功能，不借助第三方工具实现形状优化

支持 HPC 深度集成

深度数据分析与挖掘

单学科优化

多学科优化

响应面 -FIT

权衡研究

优化 -OPT

提升性能

随机研究 -STO

评估可靠性

实验设计 -DOE

探索关系

DOE

实验设计

Approximation

响应面

Optimization

优化

Stochastic

统计学分析

全因素法

正交实验设计

CCD

Box-Behnken

Plackett Burman

Latin Hypercube

Hammersley

D-optima

MELS

Taguchi

最小二乘法

移动的最小二乘法

超级克里金方法

径向基函数法

随机森林

自适应响应面法 ARSM

全局响应面法 GRSM

二次规划法 SQP

可行方向法 MFD

遗传算法 GA

梯度法的多目标优化 GMMO

多目标优化的遗传算法 MOGA

序列优化和可靠性分析 SORA

基于的 ARSM 的可靠性优化和分析 SORA-ARSM

系统可靠性优化 SRO

可靠性和稳健性

支持变量的多种概率分布

正态分布

均匀分布

三角分布 ……

概率分布函数

累积分布函数

统计参数

全中文界面，基于流程树的操作，轻松上手，便捷组合

表格视图 + 网状视图展示复杂模型依赖关系

简单操作即可定义文件引用关系

HyperWorks 系列软件的原生文件格式，如 .hm, .mdl, . Cfx 等

常用 CAE 软件，如 OptiStruct, Nastran, Abaqus, Ansys 等的求解文件

机器学习软件接口， Knowledge Studio

Excel ， Workbench ， ANSA 等原生格式

最通用的： ASCII 码的文本文件，任意数字和文本均可作为变量

求解器是黑盒子，可以是任意的可执行程序， HyperStudy 并不关心具体形式

主流 CAE 求解器均已验证 , 其它求解器只需相应批处理命令

支持 Python 解释器， Tcl 解释器， HyperView 后处理作为求解器

足够开放的自由度，便于开发定制化小程序

?

输入文件

（包含设计变量）

输出文件

（可提取响应）

Abaqus

/abaqus.exe job=%1 interactive

ANSYS

/ansysXXX.exe -b – i %1

LS-DYNA

/dyna.exe i =%1

ICEM CFD

/ icemcfd –batch –script icem_script

Matlab

/ matlab input.m

MoldFlow

/ mfl input moldflow.001

nCode

/ dtproc –v jobname.dcl >> jobname.log

Autoform

/af_3.04 – jn jobname – bg

CFX5

/cfxsolve.exe –def ./ststic_mixer.def

Fluent

/fluent.bat –v3d –wait –r5.4 – i myfluentrunauto.jou

Nastran

/ nastran.exe %1

PAMCRASH

/ pamv –ns –c jobname.cmdf

继承 HyperView ， HyperGraph 优良的后处理功能，直接兼容市面上主流 CAE 软件结果，如 Nastran 的 .op2 文件，无需转换

也可读取 文本文件中的任意数字或字符 作为结果

提供大量数据处理函数，构造复杂结果，提供自定义函数接口

提供曲线面积、模态跟踪等便捷结果类型

FEM

HyperMorph

Import shape

variable

多学科优化中，互不依赖的多个模型可以并行计算

DOE 和部分优化中可设置并行计算

与 PBS 深度集成，可将作业提交到 HPC 进行计算

丰富的数据分析和后处理工具

统计参数

直方图和概率分布图

箱线图

散点图和相关系数矩阵

主效应和交互作用图

响应面图

方差分析

蛇形图、雷达图

主成分分析，聚类分析

气泡图

多学科优化案例

目标 : Min. Mass

总共 6 个形状变量

约束 :

疲劳安全因子

端部的刚度

屈曲因子

优化结果：

质量：

约束条件： 全部满足

9% ↓

优化目标

Min. 质量

响应和约束

疲劳安全因子满足判定条件

活塞质心位置 ∓ 5% 变化

形状限制

活塞顶部厚度不变

( 活塞温度分布差别不能太大 )

铸造过程对厚度有限制

优化完成后，需要进行动力学分析 PISDYN 验证

By Sangwoo Cha, From EATC 2013

形状变量

By Sangwoo Cha, From EATC 2013

优化结果：

质量：

约束条件： 全部满足

11% ↓

三元催化器

尾气排出的 CO 、 HC 和 NOx 等有害气体通过氧化和还原作用转变为无害的二氧化碳、水和氮气

要求转化效率高，气流阻力小，寿命长

不合理的流动设计会造成

部分废气未被化学反应，产生污染

气流集中在局部造成催化剂老化

压力损失大，汽车动力性能下降

CFD 优化模型

优化参数

渗透率

均匀系数

HyperStudy+AcuSolve 自动优化流程图

GRSM 全局响应面法

评估 50 个设计点

16 核服务器运算 74 小时

Before After

HyperStudy+ADAMS 优化流程

说明：

.adm 是 ADAMS 的 ASCII 格式求解输入文件

.req 是 ADAMS 的 ASCII 格式求解结果文件

.res 是 ADAMS 的 xml 格式求解结果文件

HyperStudy+MSC Fatigue 优化流程

说明：

.fin 是 MSCFatigue 的 ASCII 格式求解设置输入文件

. fef 是 MSCFatigue 的 unv 格式的疲劳结果文件

HyperStudy+AMESIM 优化流程

说明：

. ame 是 AMESim 的项目执行文件

.in 是 AMESim 项目中定义的输入参数文件

.out 是 AMESin 项目中的输出变量结果文件

HyperStudy+Actran 优化流程

说明：

. edat 是 Actran 的 ASCII 格式求解设置输入文件

. edat , . dat 是文本的结果文件

Reasons for Success

HyperStudy GUI easy to use

right amount of methods

no need to purchase a morpher

Strong technical service and support

HyperStudy

VBS script

Modify . cst file and save

perform calculation with CST

Result in .txt file

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中国有上海、北京、西安、广州、台北 5 个办公室，技术人员约 80 位，其中可提供多学科优化支持的约 30 位

长沙、武汉各有一位本地长驻工程师，可提供快速响应

微信公众号：传递活动信息，定期发布原创技术文章

B 站：提供各类教程、培训、网络研讨会录像

网盘：提供各类学习资料，包括但不限于培训教程、视频、案例、电子书等

本地化服务，编写最新的应用书籍