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全文模型及操作視頻下載鏈接如下：https://nas.altair.com.cn:5001/sharing/kPMjKGJXX（建議在電腦端用chrome瀏覽器下載） 形狀優(yōu)化與自由形狀優(yōu)化所謂自由形狀是和形狀優(yōu)化比較而言的，自由形狀優(yōu)化節(jié)點(diǎn)變形的形式更加自由。進(jìn)行形狀優(yōu)化的時(shí)候需要事先創(chuàng)建形狀變量，優(yōu)化算法的優(yōu)化對(duì)象就是每個(gè)形狀變量的系數(shù)。

全文模型及操作視頻下載鏈接如下：https://nas.altair.com.cn:5001/sharing/kPMjKGJXX（建議在電腦端用chrome瀏覽器下載） 形狀優(yōu)化與自由形狀優(yōu)化所謂自由形狀是和形狀優(yōu)化比較而言的，自由形狀優(yōu)化節(jié)點(diǎn)變形的形式更加自由。進(jìn)行形狀優(yōu)化的時(shí)候需要事先創(chuàng)建形狀變量，優(yōu)化算法的優(yōu)化對(duì)象就是每個(gè)形狀變量的系數(shù)。

自由尺寸優(yōu)化：自由尺寸優(yōu)化是一種更靈活的方法，它允許在優(yōu)化過(guò)程中改變零部件的尺寸和形狀，而不受固定的幾何約束。這種方法通常需要高級(jí)的優(yōu)化算法來(lái)找到最佳解決方案。在汽車(chē)輕量化中，自由尺寸優(yōu)化可以用來(lái)創(chuàng)造創(chuàng)新的設(shè)計(jì)，以滿(mǎn)足復(fù)雜的性能目標(biāo)。尺寸優(yōu)化：尺寸優(yōu)化涉及到優(yōu)化零部件的尺寸（厚度），以滿(mǎn)足性能要求。這可以包括增加或減小零部件的尺寸，以改善強(qiáng)度、剛度、耐久性等方面的性能。

形狀優(yōu)化：給定結(jié)構(gòu)和用戶(hù)自定義的形狀變量，在滿(mǎn)足給定約束的前提下，針對(duì)目標(biāo)函數(shù)尋找各個(gè)形狀的最佳變形比例。 自由形狀優(yōu)化：針對(duì)給定結(jié)構(gòu)修改邊界節(jié)點(diǎn)，在滿(mǎn)足給定約束的前提下，針對(duì)目標(biāo)函數(shù)尋找各個(gè)節(jié)點(diǎn)的最佳位置。 一般把拓?fù)?em>優(yōu)化、自由尺寸優(yōu)化、形貌優(yōu)化稱(chēng)為概念設(shè)計(jì)優(yōu)化，尺寸（參數(shù)）優(yōu)化、形狀優(yōu)化、自由形狀優(yōu)化稱(chēng)為詳細(xì)設(shè)計(jì)優(yōu)化。

HyperMesh 新界面還支持在模型上查看變量的厚度，形狀變量的范圍，顯示優(yōu)化結(jié)果的云圖和動(dòng)畫(huà)等，操作起來(lái)更加友好。不過(guò)只有新界面的 HyperMesh 才有這些功能。所以，又多了一個(gè)使用 HyperMesh 新界面的理由。

在 HyperMesh 新界面直接通過(guò)鼠標(biāo)點(diǎn)擊圖形區(qū)的模型節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)，非常直觀(guān)。HyperMesh 新界面還支持在模型上查看變量的厚度，形狀變量的范圍，顯示優(yōu)化結(jié)果的云圖和動(dòng)畫(huà)等，操作起來(lái)更加友好。不過(guò)只有新界面的 HyperMesh 才有這些功能。所以，又多了一個(gè)使用 HyperMesh 新界面的理由。

Optistruct 支持優(yōu)化分析類(lèi)型有拓?fù)?em>優(yōu)化，尺寸和自由尺寸優(yōu)化，形狀和自由形狀優(yōu)化。這里我就主要講講拓?fù)?em>優(yōu)化，其他優(yōu)化類(lèi)型要是有時(shí)間再單獨(dú)拿出來(lái)說(shuō)。拓?fù)?em>優(yōu)化是目前比較新穎的一種結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)，實(shí)質(zhì)是在給定的優(yōu)化空間內(nèi)，根據(jù)確定的邊界條件，找到滿(mǎn)足各種性能指標(biāo)的最佳傳力路徑，從而獲得質(zhì)量最輕，用材最少的結(jié)構(gòu)。

本文采用的自由形狀優(yōu)化技術(shù)是一種基于網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)自由變形的技術(shù)，該技術(shù)基于目標(biāo)函數(shù)對(duì)設(shè)計(jì)域網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)的靈敏度分析以及每次迭代的移動(dòng)控制策略，能夠自動(dòng)地改變?cè)O(shè)計(jì)域的網(wǎng)格坐標(biāo)，省去了設(shè)計(jì)人員手動(dòng)對(duì)單元網(wǎng)格進(jìn)行變形的步驟，設(shè)計(jì)人員只需要在結(jié)構(gòu)上選擇節(jié)點(diǎn)集合再設(shè)定好移動(dòng)控制參數(shù)即可等待優(yōu)化結(jié)果報(bào)告。

為解決這一技術(shù)問(wèn)題，文章采用HyperMesh對(duì)車(chē)門(mén)外板抗凹性能進(jìn)行模擬，通過(guò)改變外板加強(qiáng)板結(jié)構(gòu)和增加補(bǔ)強(qiáng)膠片對(duì)不合格壓點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化，并針對(duì)優(yōu)化方案進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，試驗(yàn)結(jié)果表明，仿真優(yōu)化方案的有效性，為車(chē)門(mén)外板結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供可靠依據(jù)。

5、只需要同時(shí)建立多種類(lèi)型的優(yōu)化即可，HyperMesh會(huì)自行得到一個(gè)綜合的優(yōu)化效果。6. hypermesh幫助文檔中文當(dāng)中都可以找到下載地址：hypermesh幫助文檔中文

拓?fù)?em>優(yōu)化完成后，HyperMesh 還能把拓?fù)淠Ｐ突?2D 網(wǎng)格模型快速轉(zhuǎn)化為梁?jiǎn)卧羌苣Ｐ汀Ｋ鼤?huì)自動(dòng)捕捉原始模型局部的截面形狀，生成 I 型、U 型等梁截面，不管原始模型是 CAD 還是 2D 網(wǎng)格，都能準(zhǔn)確識(shí)別。這樣一來(lái)，從拓?fù)淇臻g構(gòu)建、硬點(diǎn)與載荷設(shè)置，到骨架模型生成，整個(gè)拓?fù)?em>優(yōu)化流程就能順暢走通，特別適合車(chē)身、駕駛室等大型結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。

Alvarez 透鏡第一表面的子午和弧矢曲率 以下是根據(jù)三軸金剛石車(chē)床上的加工方法需要控制的表面參數(shù)匯總表： 考察孔徑外的自由曲面形狀 從光學(xué)設(shè)計(jì)的角度來(lái)看，最好不要刻意限制考察孔徑之外的自由曲面形狀，因?yàn)轭~外的限制會(huì)降低優(yōu)化速度，產(chǎn)生額外的局部最小值，并增加無(wú)法將設(shè)計(jì)收斂至最佳系統(tǒng)性能的風(fēng)險(xiǎn)。

本文通過(guò) HyperMesh 有限元軟件的 OptiStrcut 優(yōu)化模塊，對(duì)某汽車(chē)起重機(jī)車(chē)架進(jìn)行截面尺寸、板厚優(yōu)化，最終重量降低了253Kg，預(yù)計(jì)單臺(tái)節(jié)約成本1200元。1 車(chē)架輕量化設(shè)計(jì)理論優(yōu)化理論輕量化設(shè)計(jì)通常包含新型材料的開(kāi)發(fā)和自身結(jié)構(gòu)的優(yōu)化這兩種路徑，本文則是通過(guò)第二種路徑來(lái)實(shí)現(xiàn)車(chē)架的輕量化設(shè)計(jì)。

拓?fù)?em>優(yōu)化完成后，HyperMesh 還能把拓?fù)淠Ｐ突?2D 網(wǎng)格模型快速轉(zhuǎn)化為梁?jiǎn)卧羌苣Ｐ汀Ｋ鼤?huì)自動(dòng)捕捉原始模型局部的截面形狀，生成 I 型、U 型等梁截面，不管原始模型是 CAD 還是 2D 網(wǎng)格，都能準(zhǔn)確識(shí)別。這樣一來(lái)，從拓?fù)淇臻g構(gòu)建、硬點(diǎn)與載荷設(shè)置，到骨架模型生成，整個(gè)拓?fù)?em>優(yōu)化流程就能順暢走通，特別適合車(chē)身、駕駛室等大型結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。

從光學(xué)設(shè)計(jì)的角度來(lái)看，最好不要刻意限制考察孔徑之外的自由曲面形狀，因?yàn)轭~外的限制會(huì)降低優(yōu)化速度，產(chǎn)生額外的局部最小值，并增加無(wú)法將設(shè)計(jì)收斂至最佳系統(tǒng)性能的風(fēng)險(xiǎn)。

從光學(xué)設(shè)計(jì)的角度來(lái)看，最好不要刻意限制考察孔徑之外的自由曲面形狀，因?yàn)轭~外的限制會(huì)降低優(yōu)化速度，產(chǎn)生額外的局部最小值，并增加無(wú)法將設(shè)計(jì)收斂至最佳系統(tǒng)性能的風(fēng)險(xiǎn)。

全局設(shè)置當(dāng)處理具有多個(gè)表面的復(fù)雜幾何形狀時(shí)，細(xì)化每個(gè)表面并檢查表面邊緣之間的接近度可能會(huì)很乏味。在這種情況下，全局設(shè)置有助于細(xì)化整個(gè)幾何體。下圖所示的船舶上層建筑的幾何形狀是使用 V2S 方法在 Fidelity CFD 平臺(tái)上進(jìn)行網(wǎng)格劃分的。僅使用全局參數(shù)，未設(shè)置粒度。然而，建議在物理對(duì)設(shè)計(jì)至關(guān)重要的區(qū)域選擇表面網(wǎng)格細(xì)化。 全局設(shè)置用于優(yōu)化渡輪的所有表面。

其主要特點(diǎn)如下： 內(nèi)置快速，可靠，準(zhǔn)確的有限元求解器和優(yōu)化求解器，優(yōu)化效率更高。相比同類(lèi)軟件，GENESIS通常只需很少的迭代次數(shù)，即可達(dá)成優(yōu)化目標(biāo)； 提供全面的拓?fù)洹?em>形狀、形貌、尺寸、自由尺寸和自由形狀優(yōu)化類(lèi)型； 提供SMS特征值求解器的求解速度是傳統(tǒng)Lanczos方法的2-10倍。

高度優(yōu)化的仿真設(shè)計(jì)是光學(xué)系統(tǒng)的理想版本，但當(dāng)開(kāi)始制造這些組件時(shí)，制造工藝的容差會(huì)影響最終產(chǎn)品的屬性和表面形狀。根據(jù)所采用的制造工藝不同，會(huì)存在不同的制造限制。因此，設(shè)計(jì)流程需要具有穩(wěn)健性，并在設(shè)計(jì)階段考慮這些潛在容差，以確保所設(shè)計(jì)光學(xué)組件和制造的組件之間不存在性能脫節(jié)。使用先進(jìn)仿真軟件設(shè)計(jì)自由曲面光學(xué)先進(jìn)仿真工具可用于設(shè)計(jì)任何類(lèi)型的光學(xué)元件：球面、非球面或自由曲面。

參考文獻(xiàn)[1] 王林龍,陸靜,宋萬(wàn)龍,等.基于平均驅(qū)動(dòng)自由度位移法的某車(chē)型排氣系統(tǒng)吊鉤位置設(shè)計(jì)[J].科學(xué)技術(shù)與工程,2018,18(8):312-316.[2] 趙一凡.基于拓?fù)?em>優(yōu)化的某商用車(chē)駕駛室輕量化設(shè)計(jì)[D].南京:南京理工大學(xué),2021.[3] 王海龍.某型汽車(chē)排氣系統(tǒng)模態(tài)分析和懸掛位置的優(yōu)化[D].成都:西南交通大學(xué),2015.