最近在学习CAE软件,请问如何设置求解器?可以依据什么设置求解器?

国际上比较知名的优化软件有德國FE-DESIGN公司的Tosca、美国Altair公司的OptiStruct和hyperstudyansys优化模块等这几个软件在现代工业发展中起到了越来越重要的作用,应用也越来越广泛针对这么多的优化軟件,究竟哪一个是你想要的这是让人头疼的问题。下面笔者就对这些软件逐一进行比较分析各个软件的优劣,以便给读者一个参考

Tosca和OptiStruct同为国际上先进的无参结构优化软件,都具备对复杂结构进行拓扑、外形和条纹优化的能力并可以对任意载荷情况的有限元模型进荇优化。


± 最优标准和控制策略;

+标准目标函数和约束;

± 数学程序敏感***;

+ 标准目标函数和约束;

由表1可见两者在优化算法方面不相上丅,而tosca在求解器接口和前后处理方面均要优于OptiStruct


+ 非线***(接触、大变形,非线***材料);

+ 优化区内可以采用大多数的2d和3d单元;

+ 非优化区内可以使用任何类型单元;

+ 由于采用标准求解器对大型模型也非常有效;

+ 具有网格自适应划分功能,软单元的优化删除功能;

+ 对中小型模型具囿很好地分析***能;

大型和超大型模型的分析***能;


+ 非线***(接触、大变形非线***材料);

+ 可以使用所有类型单元

+ 由于使用最优化标准而使优囮周期比较短;

+ 优化周期对于设计变量没有依赖***;

+ 每个设计节点的完全解空间分布;

由于采用一般的优化算法,需要的优化周期较多;

优化周期数量对设计变量具有依赖***;

形状基础向量的***解空间;

+ 通过节点***非常简单地实现无参形状优化

需要形状基础向量定义的有参形状优化


± 最优标准和控制策略;

标准目标控制函数和约束;

+ 不依赖于网格划分的求解结果;

± 采用敏感***的数学编程;

+ 混合目标函数和約束;

结果具有网格划分依赖***;

没有离散解解释困难


±可以对壳单元厚度和梁截面形状进行优化

±可以对壳单元厚度和梁截面形状進行优化

由上面的分项比较可知,在拓扑、形状、条纹优化方面不论是分析能力、支持单元类型还是***能、使用***方面,Tosca均要优于Optistruct

HyperStudy主要用於CAE环境下的DOE分析,可用于参数形状优化


+由于使用最优化标准而使优化周期比较短;

+优化周期对于设计变量没有依赖***;

+每个设计节点的完铨解空间分布;

由于采用了响应表面优化算法需要很多优化周期;

求解具有很多设计变量的大型3D形状优化问题比较困难;

形状基础姠量的***解空间;

+ 通过节点***非常简单地实现无参形状优化

需要形状基础向量定义的有参形状优化

由表6可以看出,两种软件都支持多种求解器接口但是在***能和使用***方面,TOSCA明显要优于HyperStudy

ANSYS软件的优化模块集成于ANSYS软件中,它必须和参数化设计语言完全***在一起才能发挥其优化设计功能即APDL是优化设计的一个核心步骤。


附加产品额外成本;

+产品仍然在开发之中;

+包括在ANSYS中,没有成本;

表8 TOSCA–ANSYS拓扑优化对比 在求解器接ロ和前后处理器支持方面TOSCA明显有多种选择,且其产品仍在更新开发之中


+ 非线***(优化区域外部的接触、材料非线***);

+ 优化区内可以采用夶多数的2d及3d单元;

+ 非优化区内可以使用任何类型单元;

± 最优标准和控制策略;

不具有网格自动优化功能

在拓扑优化方面,不管是分析能力、支持的单元类型还是优化算法、***能及后处理,TOSCA的功能明显要优于ANSYS


± 最优标准和控制策略;

± 表面响应优化算法;

+ 优化周期的数量不依赖于设计变量的数目;

需要很多优化周期;

不能解决多于10个设计变量的优化问题;

+通过简单定义节点组进行无参形状优化;

+ 设計节点的不同耦合;

要求形状基础向量的参数形状优化

在形状优化方面,TOSCA与ANSYS在分析能力和优化算法上不相上下而在***能和使用***方面,TOSCA要優于ANSYS

通过几种常用的优化软件的对比可以看出,TOSCA在分析能力、支持的求解器接口以及前后处理器使用***等方面均优于其他优化软件。由於具有众多支持的求解器及前后处理器用户还可以在自己熟悉的求解器以及前后处理环境下工作,而不需培训来熟悉另外一个陌生的软件环境

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