OPTISTRUCT 简介

　OptiStruct是卓越的一个有限元结构分析和优化软件，内含一个准确快速的有限元求解器，用于进行概念设计和细化设计。用户使用其中的标准单元库和各种边界条件类型，可以进行线性静态和自然频率优化分析。Altair HyperMesh®与OptiStruct的图形接口十分完善，用户可以快速便捷地进行建模、参数设置、作业提交和后处理等一整套分析流程。
　　拥有强大、高效的概念优化和细化优化能力, 优化方法多种多样，可以应用在设计的各个阶段，其优化过程可对静力、模态、屈曲、分析进行优化。有效的优化算法允许在大模型中存在上百个设计变量和响应，特点如下：
　　· 包含多种设计变量以及合并的设计变量
　　· 强大的优化算法
　　· 多种工况下合并优化
　　· 多目标优化分析
　　· 可设置临界约束，加快优化计算效率
　　· 重启动功能，优化分析可从一个完整的周期开始而且继续下去
　　· 采用可调整的收敛精度
　　· 稀疏矩阵求解器，速度快,所需磁盘空间小
　　· 优化后模型可输出给CAD软件进行二次设计
　　· 模态跟踪
　　· 多种制造加工约束定义
　　· 自动报告生成功能
　　可定义的响应类型：
　　位移、速度、加速度、应力、应变、特征值、屈曲载荷因子、结构柔度等,也可以是各响应量的混合。设计变量可取任何单元的密度、节点坐标、属性如厚度、形状尺寸、面积、二次惯性矩等。除此之外,用户还可根据自己的设计要求和优化目标,在软件中方便地写入自编的公式进行优化设计。
　　响应类型
　　拓扑优化(Topology Optimization)
　　该项技术能够在给定的设计空间内寻求最佳的材料分布，由此获得汽车业内“设计与技术”大奖。可采用壳单元或者实体单元来定义设计空间，并用Homogenization(均质化)和density （密度法）
　　方法来定义材料流动规律。通过OptiStruct中先进的近似法和可靠的优化方法可以搜索得到最优的加载路径设计方案。考虑到优化模型的加工性，如对称约束、铸件的脱模方向定义等。此外，利用OptiStruct软件包中的OSSmooth工具，可以将拓扑优化结果生成为IGES等格式的文件，可以在CAD系统中方便地输入。下图为一个拓扑优化的说明实例。
　　形貌优化(Topography Optimization)
　　这是一种形状最佳化的方法，它可以用来设计薄壁结构的强化压痕。用来减轻结构的重量，同时又能满足强度、频率等要求。设定优化步骤简单，只需要定义一个设计区域、装饰条的最大深度和拉伸角。同时考虑到可加工形，软件还提供了多种压痕成型方式。优化后的结果还可以用OSSmooth工具产生的几何数据输入到CAD软件中，进行二次设计。下例是利用Topography技术设计加强筋位置。
　　形状优化(Shape Optimization)
　　OptiStruct还可以用来求解一般的形状优化问题如边界移动等。利用Altair HyperMesh软件中的AutoDV和HyperMorph来生成复杂形状的摄动向量，将节点位置作为设计变量，通过结构外形的调整以改善结构特性，如降低应力，提高频率等。形状优化后结果可通过OSSmooth生成几何数据输入到CAD系统中。
　　尺寸优化(Size Optimization)
　　通过参数调节如改变壳的厚度、梁的横截面参数、弹性和质量属性，从而改善结构的特性如降低设计重量，减小应力，提高频率等。HyperMesh中有一个尺寸优化菜单，可以很方便地对尺寸优化问题进行设定。
　　Bus 优化实例—设计后期尺寸优化
　　有限元分析(Finite Element Analysis)
　　OptiStruct是一个效率极高、精确独立的有限元求解器,支持在多cpu处理计算机上进行并行运算。该求解器涵盖了标准的有限元类型，可用于进行线性静态分析、模态分析、惯性释放、频率响应分析和屈曲分析。Altair公司为满足不同用户的要求，还提供OptiStruct的基本版，较标准版的价格低。