Altair Engineering Inc. OptiStruct 结构分析

OptiStruct

• 基于有限元和多体动力学技术构建，借助高级分析和优化算法，可以帮助设计师和工程师快速开发创新型、轻量化且结构高效型设计。
• 为 3D 打印栅格状结构及多种高级材料（如层压复合材料）的设计及优化提供创新解决方案，在引领设计潮流的同时紧随最新的制造技术趋势（如增材制造技术），续写着 20 年提供首入市场的创新优化技术的辉煌历史。

OptiStruct软件的优势:

• 精确而全面的物理场

如果仿真结果不准确，那么仿真将变得毫无意义。对于需要根据仿真结果进行设计和优化的项目来说，这一点尤为重要。因此，Altair 一直在努力研发准确而全面的分析解决方案，帮助用户捕获产品在日常环境中的行为。

• 高度并行的求解器

它是一款能够利用最新硬件技术的高度并行求解器。使用区域分解等方法即可在数百个核心上执行 OptiStruct。 在大型设计开发计划中，此应用能够发挥更多优势：工程师可以用它来执行大规模优化，完成可靠稳健的设计，以及通过实验设计进行探索性研究等。

• 最先进的 NVH 分析求解器

它备最先进的功能和工作流程，可以有效且高效地完成噪音、振动、舒适度和声音分析。依靠其创新的工作流程，用户可以快速高效地执行整车 NVH 分析。

• 内置的快速大规模特征值求解器

作为 OptiStruct 的一个特色功能，自动多级子结构特征值求解器 (AMSES) 能够以数百万个自由度快速计算上千个模型。

• 性能更佳、体积小巧、设计创新

在整个设计过程中应当策略性地应用合适的优化技术，这样能最大限度挖掘设计师和工程师的潜力，帮助他们快速研发出更好的设计作品。OptiStruct 的高级优化算法和创新设计理念可提供更好的性能，同时还能减轻重量。

• 基于优化的解决方案

优化设计过程是满足用户苛刻要求的最佳方法，既省时又省力。仿真需要推动设计过程。因此，通过分析解决方案来推动优化这一 OptiStruct 开发策略是我们的优势所在，我们可以为客户提供最好的技术来开发最好的设计。

• 优化技术

至今，OptiStruct 引领创新优化技术发展的历史已有 20 年之久。其中包括许多首次进入市场的技术，例如基于应力和疲劳的拓扑优化技术，拓扑驱动的 3D 晶格结构设计技术，以及层压板复合结构设计优化技术。OptiStruct 提供最全面的优化响应库和制造约束，能够根据需要灵活描述各种各样的优化问题。

• 高性价比的 Nastran 替代品

它 Nastran 高度兼容。它使用标准的 Nastran 输入语法并以 PUNCH 和 OUTPUT2 格式输出分析结果，以支持旧有模型并与 Nastran 保持兼容。它紧密集成在 HyperWorks 中，可提高最终用户的效率，显著降低企业在第三方求解器上的投资。

• 节省工程时间

简单、易于理解的错误信息与严格的模型检查相结合，可达到更准确的设计仿真效果。这样用户可以节省因建模错误对模型进行调试和迭代的时间，从而将更多时间用在工程设计上。

• 易于学习

它用精简的分析工作流程和用户普遍了解的 Nastran 输入格式，不仅简单易学，还可以轻松集成到现有工作流程中。

软件的应用介绍：

1.集成快速大规模特征值求解器：它在自动化多级子结构特征值求解器 (AMSES) 中内置了一项标准功能，可以以上百万的自由度快速计算上千个模型。

2.先进的 NVH 分析： 它提供独特而先进的功能用于进行 NVH 分析，包括单步 TPA（传递路径分析）、能量流分析、模型简化技术（CMS 和 CDS 超单元）、设计灵敏度以及 ERP（等效辐射功率）设计标准，从而优化 NVH 的结构。

3.用于非线性分析和动力总成系统耐久性分析的稳健求解器：它已经发展成可支持全方位的物理场用于动力总成系统分析。这包括传热、螺栓和垫圈建模、超弹性材料和高效接触算法的解决方案。

3.建立设计概念:

• 拓扑优化：它使用拓扑优化来产生创新的概念设计方案。它基于用户定义的设计空间、性能目标和制造约束条件生成优化设计方案。拓扑优化可以应用到 1-D、2-D 和 3-D 设计空间。
• 形貌优化：对于薄壁结构，通常将焊珠或套管整形器用作增强特征。对于一组给定的焊珠尺寸，OptiStruct 的形貌优化技术将生成创新的设计方案，提供加固所需的最佳焊珠布局和位置以满足具体性能要求。典型的应用包括面板加固和管理频率。
• 自由尺寸优化： 自由尺寸优化技术广泛用于在机加工金属结构中确定最佳厚度分布，并识别层压复合材料中的最佳层形状。各材料层的单元厚度是自由尺寸优化中的一个设计变量。

4.设计微调优化

• 尺寸优化： 通过尺寸优化可确定最佳模型参数，如材料特性、横截面尺寸和层厚。
• 形状优化： 通过用户定义的形状变量进行形状优化，从而改进现有设计。使用 HyperMesh 中可用的变形技术 HyperMorph 生成形状变量。
• 自由形状优化：OptiStruct 专有的非参数化形状优化技术可根据设计要求自动生成形状变量并确定最佳的形状轮廓。这省去了用户定义形状变量的工作，使得设计的改进具有更大的灵活性。自由形状优化技术对于减少高应力集中非常有效。

5.层压复合材料的设计与优化： OptiStruct 中已经实现了独特的 3 阶段流程，为层压复合材料的设计和优化提供帮助。该流程基于一种自然易用的层建模方法。这也有利于考虑层压复合材料设计特有的各种制造限制，如铺层脱落。使用这一流程可得出最佳的层形状（第 1 阶段）、最佳层数（第 2 阶段）和最佳铺层顺序（第 3 阶段）。

6.增材制造网格结构的设计和优化： 网格结构具有许多良好的特性，如重量轻和热性能佳。它们也非常适合生物医学植入，因为它们具有多孔性特征，并可促进器官组织与骨小梁结构的融合。它有一个独特的解决方案，能够基于拓扑优化设计这类网格结构。因此，可以针对网格梁进行大规模尺寸优化研究，同时兼顾具体的性能目标，如应力、屈曲、位移和频率。