CAE仿真工程师、结构优化分析师、可靠性工程师、多学科优化设计人员。
理解参数优化与鲁棒设计的基本概念(DOE、响应面、优化算法、6Sigma)。
掌握optiSLang进行参数敏感性分析、优化设计、鲁棒性评估的方法。
能够独立完成多物理场耦合问题的参数优化与稳健性设计。
optiSLang与参数优化概述:optiSLang在ANSYS仿真流程中的定位(参数优化、鲁棒设计、过程集成);参数优化的基本概念(设计变量、响应、约束、目标函数);鲁棒设计(Robust Design)的核心理念(考虑不确定性因素)。
optiSLang软件基础:optiSLang的界面与基本操作;项目(Project)的创建与管理;与ANSYS Workbench的集成;与其它求解器(Fluent、Mechanical、CFX)的连接。
设计变量与响应的定义:几何参数的设置(尺寸、角度);材料属性的参数化;载荷与边界条件的参数化;目标响应的定义(应力、位移、频率、质量、温度、流速)。
实验设计(DOE):DOE的基本概念(因子、水平、响应);常用DOE方法(全因子设计、部分因子设计、中心复合设计、拉丁超立方采样、最优拉丁超立方设计);DOE样本点的生成。
元模型(响应面):元模型的概念(用近似模型替代昂贵仿真);响应面模型的类型(多项式回归、克里金、神经网络、支持向量回归);元模型的精度评估(交叉验证、R²、RMSE)。
参数敏感性分析:敏感性分析的目的(识别关键设计变量);基于DOE的敏感性分析(相关性系数、主效应图);基于方差的敏感性分析(Sobol指数);敏感性分析结果的解读。
单目标优化:优化算法的选择(梯度优化、遗传算法、粒子群算法);优化目标与约束的定义;优化求解过程的监控;优化结果的验证;帕累托前沿(Pareto Front)在多目标优化中的应用。
多目标优化:多目标优化问题的定义;帕累托最优解的概念;多目标优化算法(NSGA-II、MOPSO);帕累托前沿的生成与解读;折衷解的选择。
鲁棒性设计:不确定性因素的来源(制造公差、材料波动、载荷变化);不确定性参数的统计描述(正态分布、均匀分布);蒙特卡洛模拟(Monte Carlo Simulation);6Sigma分析;鲁棒性优化(同时优化均值与最小化方差)。
可靠性分析:可靠性的定义(在约束条件下满足性能的概率);一阶可靠性方法(FORM);二阶可靠性方法(SORM);可靠性指标的计算;失效概率的评估。
多物理场耦合优化:流-固耦合(FSI)优化;热-结构耦合优化;电磁-热耦合优化;optiSLang中多物理场流程的集成;耦合优化案例。
综合实战项目:典型工程优化问题(如悬臂梁尺寸优化、汽车碰撞吸能盒拓扑优化、散热器参数优化)的完整流程,包含DOE设计、敏感性分析、响应面构建、优化求解、鲁棒性验证。