以下內(nèi)容，僅為本人多年的從業(yè)感受，與大家分享，如有共鳴，互勉共勵。

      結(jié)構(gòu)優(yōu)化是設(shè)計工程師一生追求的夢想，之所以說是一生追求，是因為結(jié)構(gòu)優(yōu)化是循序漸進、厚積薄發(fā)，并不斷自我突破的過程。目前，很多商業(yè)軟件，從三維設(shè)計軟件到工業(yè)仿真軟件，都具有一定的優(yōu)化設(shè)計或優(yōu)化仿真的功能。（hyperworks、ABAQUS、ANSYS、SolidWorks、Creo等）初學(xué)者乍一看軟件的功能介紹，多少會有一種‘’得此寶物者，即可逐鹿中原，雄霸天下‘’的感覺。這只能說明軟件的推銷文案很成功，事實卻是，在優(yōu)化設(shè)計的道路上布滿荊棘。因為新穎奇巧的創(chuàng)意不等于優(yōu)秀的工程結(jié)構(gòu)設(shè)計，絢麗多彩的仿真數(shù)據(jù)不等于結(jié)構(gòu)設(shè)計方案。那么，該如何理解基于仿真的優(yōu)化分析在結(jié)構(gòu)設(shè)計中的地位和作用呢？如何學(xué)習結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計及分析呢？

     先談仿真優(yōu)化在結(jié)構(gòu)設(shè)計中的地位和作用。

      基于仿真的優(yōu)化分析分為兩大類：①非參優(yōu)化和參數(shù)優(yōu)化。非參優(yōu)化包括拓撲優(yōu)化、衍生式優(yōu)化、形貌優(yōu)化、自由形狀優(yōu)化等；②參數(shù)化優(yōu)化包括形狀優(yōu)化、尺寸優(yōu)化和其它可以參數(shù)化的特性優(yōu)化，一般各種參數(shù)組合在一起，利用DOE及響應(yīng)面技術(shù)進行多學(xué)科優(yōu)化。

      非參優(yōu)化多用于結(jié)構(gòu)設(shè)計前期階段，為結(jié)構(gòu)設(shè)計提供概念、思路和設(shè)計方向。以網(wǎng)紅-拓撲優(yōu)化為例，在車身概念設(shè)計階段，可以借助拓撲優(yōu)化技術(shù)，獲得滿足多工況性能要求的概念車身結(jié)構(gòu)。詳細的可以參閱《基于場力等效的耐撞性能白車身拓撲優(yōu)化分析》以及《白車身焊點優(yōu)化設(shè)計（原創(chuàng)工程實例）》。

      參數(shù)優(yōu)化是基于DOE(試驗設(shè)計)和響應(yīng)面技術(shù)，將復(fù)雜的多學(xué)科物理響應(yīng)關(guān)系近似為較簡單易處理的數(shù)學(xué)函數(shù)模型，再利用成熟的優(yōu)化算法進行快速的尋優(yōu)求解。參數(shù)優(yōu)化在結(jié)構(gòu)設(shè)計中后期，可以起到多方案同步驗證及改善的作用，有效地縮短產(chǎn)品設(shè)計周期。但是參數(shù)優(yōu)化在結(jié)構(gòu)工程應(yīng)用中存在的問題是，隨著DOE規(guī)模的增加，計算資源要求較高，這種要求對于一般的企業(yè)絕對是一筆不小的開銷（前期投入保守估計也得千萬費用）。尤其涉及碰撞、跌落、瞬態(tài)傳質(zhì)傳熱等高非線性問題，如何提高計算效率和近似模型精度是亟待解決的實際工程問題。當然，對于學(xué)習參數(shù)優(yōu)化的方法和思路，一般商用仿真硬件配置就可以了（內(nèi)存＞16G）。

     再談如何學(xué)習結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計及分析。

      上面談到優(yōu)化的作用和地位，并未提及實現(xiàn)優(yōu)化的具體軟件。之所以未提，是因為目前實現(xiàn)相同優(yōu)化功能的商業(yè)軟件很多（說明了仿真優(yōu)化的重要性和普遍性），這也造成初學(xué)者的困惑，該如何選擇與學(xué)習呢。

       先不說如何選擇軟件，因為這些軟件的操作都大同小異，很容易做到觸類旁通，學(xué)一通三。據(jù)本人接觸過的非參優(yōu)化軟件tosca、inspire、參數(shù)優(yōu)化軟件hyperstudy、isignt、optimus、兼具非參和參數(shù)優(yōu)化功能的optistruct和workbench。同類軟件的操作流程基本相同，涉及的優(yōu)化參數(shù)設(shè)置也幾乎一樣，因為它們的求解計算原理基本相同。只是某些相同的數(shù)學(xué)優(yōu)化概念在軟件中的名稱稍有差異。既然這樣，該如何選擇自己心儀的第一款軟件呢？

        如果您是一位經(jīng)驗豐富的設(shè)計師，想借助優(yōu)化工具提升自己的優(yōu)化創(chuàng)意，可以了解下inspire。它以optistruct為求解器，操作界面簡單易學(xué)，詳細內(nèi)容可baidu。

        如果您是一位CAE初學(xué)者，建議學(xué)習optistruct或者workbench，前處理學(xué)的hypermesh就學(xué)optistruc，其它的可以選擇workbench。

      如果您是一位CAE工程師，向繼續(xù)拓展優(yōu)化分析的能力，個人建議先深入的學(xué)習下優(yōu)化分析的基本理論和實現(xiàn)方法。至于軟件，optistruct、nastran、tosca都可以。不過在國內(nèi)，近些年似乎optistruct官方的推廣更好些，免費的資料比較好找。當然，由于技術(shù)保密性，結(jié)合工程經(jīng)驗的實際案例教學(xué)，免費公開的還是很少。

      其實，從數(shù)學(xué)上講，所有優(yōu)化工具都是圍繞三個基本概念實現(xiàn)優(yōu)化功能的，即變量、約束、目標。把工程問題轉(zhuǎn)化為三個基本元素，并在軟件里復(fù)現(xiàn)，剩下的事由計算機和程序完成，即可實現(xiàn)優(yōu)化分析。

     最后需要補充的是：工程優(yōu)化最最最難的是，優(yōu)化計算結(jié)束后，如何形成有效的工程方案。

     軟件僅是工具，靈活運用、基礎(chǔ)理論、工程經(jīng)驗才是不二法寶，大家共勉！