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1、MSC/NASTRAN结构优化和灵敏度分析第一部分结构优化简介结构优化分类设计优化形状优化动响应优化超单元优化空气弹性变形优化设计优化概念什么是设计优化在计算机上实现自动修改分析模型参数以达到预期目标并满足设计要求。基本优化问题的数学描述寻找一组设计变量x1,x2,...使得函数F(X)最小并且满足不等式约束、等式约束、副边界条件设计模型SOL200——支持设计灵敏度和优化分析类型：静力分析、模态分析、bucking、直接频率*、模态频率*、模态瞬态*、静线弹性、线弹性颤动（*包含声振）设计变量：尺寸特性（包括超
2、单元）、形状（超单元只有节点可变）BulkData:DESVAR设计变量与特性的关系BulkData:DVPREL1,DVPREL2,DEQATN定义目标函数执行控制：DESOBJBulkData:DRESP1,DRESP2,DEQATN定义约束条件BulkData:DCONSTR,DCONADDCaseControl:DESSUB,DESGLBVersion69新功能概括Beam截面库单元及特性输入检查格式化的灵敏度值输出Modetracking多边界条件：bucking,normalmodes,flutter
3、新的自然频率响应类型NASTRAN结构优化的优点有效解决小到大规模问题可靠的收敛特性用户界面、用户定义方程的多样性近似概念的完善逐步加强NASTRAN分析的可靠性NASTRAN的一部分——经济水平的支持方便利用NASTRAN中熟悉的分析工具结构优化的难题大量的设计变量大规模的约束条件指导设计的结构响应值与设计变量是隐式函数。函数式难以确定，需要梯度信息以确定寻查方向。对设计工程师的要求：*设计目标函数的表达，尽可能用最少的设计变量；*对约束条件的适当描述；*分析模型的完整性。结构优化的解决方法近似技术执行细节有限
4、元分析计算所有的约束条件，删除不很关键的条件(DESREEN)计算剩余约束条件的梯度产生与设计变量有关的高可靠性近似响应值解决近似问题修正分析变量执行设计的具体分析计算所有的约束条件检查优化的收敛性必要时重复以上过程第二部分结构优化设计模型设计模型与分析模型关系设计模型与分析模型比较分析模型中的单元特性是设计模型中设计变量的函数例如：在工字梁截面参数优化中，分析模型中的截面面积、惯性积等是设计变量宽、高和厚度的函数。设计模型如何定义？设计变量定义目标函数定义特性或几何形状与设计变量的关系判别设计响应定义设计约束条
5、件优化过程控制参数设置设计变量定义DESVAR说明：字段内容ID设计变量识别号LABEL用户定义输出名（字符）XINIT变量初始值XLB下限XUB上限DELXV目标函数定义DESOBJ格式执行控制卡:DESOBJ(NIN)=N定义目标函数，必须结合以下命令的使用：BulkData:DRESP1N...orDRESP2N...定义目标函数的例子使重量最小：DESOBJ(MIN)=10DPESP1,10,w,weight设计变量与特性关系的 定义DVPREL1说明：字段内容ID识别号TYPE特性卡类型PID特性卡识别
6、号FID分析模型中单元特性在特性卡中的字段位置PMIN特性的最小值PMAX特性的最大值C0关系式的常数(缺省值为0)DVIDi设计变量卡DESVAR的识别号COEFi线性关系式的系数判别设计响应DRESP1说明：字段内容ID识别号LABEL用户定义输出名RTYPE响应类型(WEIGHT,EIGN,STRESS等)PTYPE单元特性名(PBAR,PSHELL等)REGION用以筛选约束条件ATTAATTB响应属性ATTi定义设计约束条件DCONSTR结合以下命令的使用以定义约束条件：执行控制卡DESSUB或DESG
7、LBBulkDataDRESP1或DRESP2DCONSTR定义设计约束条件的例子定义单元特性组1和2类型的单元应力值范围SUBCASE20ANALYSIS=STATICSDESSUB=100…DRESP1,11,SAMAX,STRESS,PBAR,,7,,1,++,2DRESP1,12,SBMAX,STRESS,PBAR,,14,,1,++,2DCONSTR,100,11,-85.,85.DCONSTR,100,12,-85.,85.优化过程控制参数设置DOPTPRMDOPTPRM卡中常用参数DESMAX——设
8、计容许的最大迭代次数P1——输出控制P2——输出控制（缺省为1，输出目标和设计变量值）DELP——两次迭代单元特性容许差值（缺省0.02）DELX——两次迭代设计变量容许差值（缺省1）CONV2——收敛准则（缺省值为0.01，两次迭代差值小于CONV2时，优化迭代结束）IPRINT——结果输出控制（缺省值为0，不输出；2输出迭代过程结果及寻查方向；5输出迭代过程目标函数及
