GENESIS 结构设计优化_仿真优化_工业仿真_产品体系_安世亚太

GENESIS 结构设计优化

概述

GENESIS是一个全面集成的有限元分析和优化软件。分析功能包括静态(static)、正规模态(normal modes)、直接和模态频率(direct and modal frequency)分析、随机响应分析(random response)、热传递(heat transfer)和系统屈曲分析(system buckling)。

设计优化基于高级近似概念方法,从而快速可靠的获得最优的设计。优化算法使用VR&D的著名优化软件工具DOT和BIGDOT。设计功能包括形状(shape)、尺寸(sizing)、topography、topometry、topology和freeform优化。通常优化过程仅要求不超过十次有限元分析即可获得优化结果。

  • 快速,可靠,准确的有限元分析
  • GENESIS 只需较少的计算循环即可提供改进的设计
  • 设计初期的topology优化
  • 详细设计阶段的形状( s h a p e ) ,尺寸(sizing), topography, topometry和freeform优化
  • SMS 特征值求解器的求解速度是传统Lanczos方法的2-10倍。SMS能够求解
  • 超过2000万自由度的问题
  • BIGDOT 可以求解超过300万个设计变量的优化问题。例如BIGDOT被用于求解超过300万个设计变量的topology优化问题。而设计变量的个数还在与日俱增


功能特色

建模选项

分析

• 线性静态 (Linear static)

• 非线性接触 (Nonlinear contact,GAP elements)

• 惯性释放 (Inertial relief)

• 动态正规模态 (Dynamic normal modes)

• 屈曲 (Buckling)

• 频率响应 (Frequency response)

• 随机响应 (Random response)

• 热传递 (Heat transfer)

•敏感度 (Sensitivity)

设计优化

• 多目标优化和混合优化功能

• Topology, 形状 (shape), 尺寸 (sizing), topography,topometry 和 freeform 优化

快速特征值求解器

GENESIS 的正规模态分析使用SMS快速特征值求解器, 其求解速度是传统 Lanczos 方法的 2-10 倍

建模特征

• 模型的自由度没有固定的限制

• 快速高效的稀疏矩阵优化求解

• SMS, Lanczos, 和 subspace 循环特征值求解器

• 设计敏感度求解采用解析法

• 优化采用最新的近似方法以获得最高的效率

• Topology 优化在满足重量的约束下生成最优的形状

• 结构设计变量控制形状, 同时也控制零件的尺寸

有限元分析

可靠的有限元库

多种材料属性

• 各向同性 (Isotropic)

• 正交异性 (Orthotropic)

• 各向异性 (General anisotropic)

多种载荷条

• 点, 压力, 热, 重力和离心静态载荷

• 通过热传递分析获得的热载荷

• 强制 (enforced) 位移和变形

• 强制 (enforced) 温度

• 热流密度 (heat flux) 和对流(convection)

• 点, 压力和重力动态载荷

• Super elements

多种边界条件

• 单个或多点约束

TOPOMETRY设计

Element by element优化

Coarse topometry优化

• 支持成组 (group-by-group) 尺寸 (sizing)优化

• 制 造 (Fabrication) 约束:

- 对称 (Mirror)

- 循环 (Cyclic)

- 挤压 (Extrusion)

Topology设计

自动生成设计变量

强制对称

内置响应

• 重量百分比 (Mass Fraction)

• 应变能 (Strain Energy)

• 位移 (Displacement)

• 速度 (Velocity)

• 加速度 (Acceleration)

• 频率 (Frequency)

• 随机响应 (Random response)

• 屈曲载荷系数 (Buckling load factor)

• 惯性矩 (Moment of Inertia)

• 重心 (Center of Gravity)

目标函数

约束条件

• 任何内置响应

• 多种内置响应的组合

• 用户自定义

• 任何内置响应

• 可制造性约束

• 用户自定义

Isodensity surfaces

• 便于topology 优化结果的可视化

• 用于生成新的有限元模型, 可进一步用于分析或尺寸形状优化

前处理和后处理

Design Studio for GENESIS

Design Studio 是设计驱动的 GENESIS 专用图形化前处理和后处理器。

SHAPE, SIZING, TOPOGRAPHY &FREEFORM设计

集成设计

• 元件尺寸

• 网格点位置

设计变量关联

线性或非线性

半自动basis shapes和grid perturbations

• 简化形状优化的输入

• DOMAIN 单元 定义整个模型的 perturbations

• 自然基向量 (Natural basis vectors)

自动生成rib patterns

Beam和plate单元库

• 设计变量与元件尺寸直接关联, 不仅仅是截面属性

• 内置 beam 截面: Square, Rail, I-beam,Circle, Tee, Angle, Spar, Tube, Box &Rectangle

• 内置plate 模型: Solid, Sandwich 和 Two thickness sandwich

自定义截面类型

• 支持设计变量和截面属性的非线性关联

• 支持用户外部自定义

多种用户可选择的响应

• 内置响应: 应力, 应变, 应变能, 力, 屈曲载荷系数, 固有频率, 特征向量, 位移, 速度, 加速度, 随机响应, 温度, 距离, 长度, 面积, 体积,角度, 重量, 和惯性

• 用户自定义响应: 用户自定义方程或外部程序

• 与GENESIS连接的外部程序

多种目标函数

• 最大或最小化任何响应

• 给定的响应与目标值的匹配

约束可加在任何响应上

自动生成应力约束

频率和特征向量约束的自动模式跟踪

自动网格光顺

Stress ratio选项