从事多学科设计优化(MDO)的CAE专家、需要结合AI/机器学习提升仿真效率的研究人员、复杂产品(电机/电池/电子设备)协同设计工程师。
理解多物理场协同优化的基本框架与优化算法。
掌握仿真数据与机器学习融合的方法(代理模型、参数反求、性能预测)。
能够独立搭建基于仿真数据+AI的多物理场协同优化流程。
多物理场协同优化概述:多学科设计优化(MDO)的基本概念;单目标优化与多目标优化;优化问题的数学表述(设计变量、约束条件、目标函数);帕累托前沿与权衡分析。
优化算法基础:梯度优化算法(拟牛顿法、序列二次规划);启发式优化算法(遗传算法、粒子群算法、模拟退火);多目标优化算法(NSGA-II、MOPSO)。
响应面与代理模型:代理模型的基本思想(用近似模型替代昂贵仿真);实验设计(DOE)方法(全因子、正交、拉丁超立方、最优拉丁超立方);响应面法(RSM);克里金(Kriging)模型。
机器学习与代理模型进阶:神经网络代理模型(BP神经网络、RBF神经网络);高斯过程回归(GPR);支持向量回归(SVR);代理模型的精度验证(交叉验证、R²、RMSE)。
参数反求与标定:基于实验数据的材料参数反求;贝叶斯反演方法;仿真模型的校核与验证(V&V);参数不确定度的量化。
多物理场协同优化平台:ANSYS Workbench中的优化模块(DX);COMSOL中的优化求解器;Isight/OptiSLang等多学科优化软件的使用;优化流程的自动化。
AI与仿真数据融合方法:COMSOL与PyCharm(Python)的结合使用;仿真数据的导出与预处理;特征工程(归一化、降维、特征选择);训练神经网络模型并进行验证。
基于AI的性能预测:用少量仿真数据训练代理模型;代理模型替代昂贵仿真进行快速预测;多物理场性能的实时评估;蒙特卡洛模拟与不确定性传播。
基于AI的优化加速:用代理模型替代优化过程中的仿真调用;自适应采样与主动学习;贝叶斯优化算法;全局最优解的快速搜索。
数字孪生与实时仿真:降阶模型(ROM)的构建方法;基于AI的实时仿真;数字孪生体与物理实体的数据同步;状态监测与故障预测。
工业案例:电机协同优化:电机电磁-热-结构多物理场协同优化;设计变量(极槽配合、永磁体尺寸、冷却水道)的灵敏度分析;多目标优化(高效率+低转矩波动+轻量化)。
工业案例:锂电池AI优化:基于COMSOL仿真数据与人工智能的电池性能预测;利用PyCharm对导出数据进行可视化分析;训练神经网络代理模型;通过优化算法进行电芯结构和参数优化设计。