从事结构设计优化的仿真工程师、需要实现轻量化设计的研发人员、希望掌握DOE/响应面/优化算法的CAE分析专家。
掌握Workbench参数化建模与设计变量定义的方法。
学会实验设计(DOE)、响应面构建与优化算法选择。
能够独立完成典型结构优化问题(尺寸优化、形状优化、拓扑优化)。
参数化设计基础:参数化设计的基本概念;几何参数的建立(SpaceClaim/DesignModeler);材料属性的参数化;边界条件(载荷/约束)的参数化。
Workbench参数管理:参数管理器(Parameter Set)的使用;输入参数与输出参数的关联;参数状态(设计点)的管理;参数的数据传递。
实验设计(DOE)方法:DOE的基本思想(用少量样本点揭示输入-输出关系);全因子设计;中心复合设计(CCD);Box-Behnken设计;最优拉丁超立方设计(Optimal LHS)。
响应面构建:响应面的数学原理(多项式回归、克里金、神经网络);响应面模型的精度评估(决定系数R²、均方根误差RMSE);响应面的可视化(2D曲线、3D曲面)。
直接优化方法:目标函数与约束条件的定义;单目标优化算法(拟牛顿法、筛选法、MOGA);多目标优化算法(NSGA-II);优化结果的验证。
拓扑优化基础:拓扑优化的基本思想(材料的最优分布);拓扑优化的适用场景(概念设计阶段);优化区域与非优化区域的划分;制造约束(拔模方向、对称、最小尺寸)。
Workbench拓扑优化流程:拓扑优化分析系统的搭建;优化目标(最小柔度/最大刚度)与约束(体积百分比、应力约束)的定义;优化结果的解读;形状拟合(Geometry Reconstruct)。
形状优化:形状优化的原理(边界形状的微调);参数化形状的定义;基于响应面的形状优化;应力集中区域的局部优化。
尺寸优化:尺寸优化的适用对象(梁的截面、板厚、孔径);参数化尺寸的定义;尺寸变量的灵敏度分析;基于优化算法的尺寸寻优。
多目标优化与权衡:帕累托前沿的生成;多目标权衡分析(效率vs成本、重量vs强度);折衷解的选择;鲁棒性分析初步。
优化结果的验证:最优设计点的仿真验证;优化前后性能的对比;置信区间的评估;敏感性分析。
综合实战项目:典型结构的优化设计(如支架的轻量化拓扑优化、连杆的尺寸优化、压力容器的形状优化),包含参数化建模、DOE实验、响应面构建、优化求解与结果验证。