OptiStruct介绍

 Altair OptiStruct是业界公认的功能最强的结构分析及优化求解器，可用来分析静态和动态载荷条件下的线性和非线性结构问题。作为结构设计和优化的市场领导者，OptiStruct帮助设计者和工程师分析和优化结构的应力、耐久性和NVH（噪声、振动和舒适度）的特性并快速研发创新、轻量化的高效的结构设计。

先进的求解器技术和精确的计算结果

基于有限单元和多体动力方法，OptiStruct具有一流的结构分析和优化技术。相比于传统的求解器，线性、非线性和模态分析问题的求解算法效率很高。因为具有智能内存管理技术，OptiStruct能够轻松模拟具有数百万自由度的结构，对模型尺寸没有限制。

内置的快速大规模特征值求解器

OptiStruct的标准特性，即拥有自动化多级子结构特征值求解器(AMSES)可以在不到一小时计算出百万自由度模型的成千上万阶模态。

最先进的和最快的NVH分析求解器

OptiStruct具有最先进的求解器技术，这对于高效的整车噪声和振动分析是必不可少的。它是市场上最快的NVH分析求解器，提供了独一无二的先进功能，包括一步TPA(传递路径分析)分析、AMSES、模型减缩技术、设计灵敏度和ERP(等效辐射功率)响应，这使它能够很容易的优化结构的NVH性能。

强劲的动力系统耐久性分析求解器

通过螺栓的预紧、gasket单元和有效的接触算法，OptiStruct能够进行动力系统耐久性分析。gasket单元非常强健，不需要使用其他软件做一些附加的工作。
OptiStruct高度差异化的特点在于它的求解速度、准确性和稳定性。求解器的诊断功能提供了无与伦比的模型调试能力，进一步准确模拟设计模型。

屡获大奖的优化技术

OptiStruct的优化技术是世界上最强的。使用最先进的优化算法，OptiStruct可以在很短的时间内解决最复杂的具有成千上万的设计变量的优化问题，其先进的优化引擎允许用户结合拓扑结构、形貌、尺寸和形状优化方法来创建更多更好的设计方案，引导合理和轻量化的结构设计。

拓扑优化

OptiStruct一流的综合设计技术，使用拓扑优化能够得到创造性的概念设计。在研发的初始阶段，用户输入一组空间信息、设计目标和制造工艺参数，然后OptiStruct在给定的设计目标基础上优化生成一个可制造的优化设计方案。制造工艺参数对于生成易于解释和可制造的设计非常重要。

复合材料优化

OptiStruct专业的复合材料设计和优化模块使设计师和分析师的复合材料结构设计工作流程化。这个基于铺层的方法简化对自由尺寸优化生成的概念设计结果的解释。
OptiStruct还在设计过程的早期考虑制造要求以得到实用的设计，给出满足这些要求的铺层顺序。

多学科结构优化

OptiStruct无缝集成一流的基于梯度的优化方法，使多学科尺寸和形状优化易于使用、稳定并且非常快速。基于分析结果，产品工程师提出修改建议以满足应力、重量和刚度要求。

系统级的优化设计

等效静态荷载法(ESLM)是一个创新的方法，用于在包含刚性体和柔性体的多体动力学分析中同时进行优化。这个最早应用于工业中的创新方法，允许系统级的多体动力学优化。此外ESLM可以应用于概念设计和设计微调。

基于疲劳的概念设计和优化

OptiStruct的疲劳优化功能允许基于疲劳性能的概念设计(拓扑、形貌和自由尺寸)和详细设计(尺寸、形状和自由形状)。来自应力—寿命或者应变—寿命疲劳分析的损伤和寿命能够作为设计的标准。此功能允许在概念设计中使用疲劳响应，相比使用第三方软件进行基于疲劳的优化，计算上更加高效。

简单的建模、后处理、自动化

OptiStruct紧密集成在HyperWorks环境，能够方便、快速地在HyperMesh中创建模型。动画、云图和图表可以在HyperView和HyperGraph生成。此外，通过使用HyperWorks中强大的自动化和数据管理，容易实现后处理工作的自动化。

高性价比的NASTRAN替代品

OptiStruct与NASTRAN高度兼容。OptiStruct使用标准的NASTRAN输入语法并且将分析结果输出为PUNCH和OUTPUT2格式。OptiStruct支持现有的NASTRAN模型，可解决最常见的线性分析问题。OptiStruct高度集成在HyperWorks中，提高用户效率，降低企业在第三方求解器上的投资。

特性和功能

分析类型

•   线性和非线性静态分析 线性屈曲分析
•   随机响应分析 流固耦合分析                              
•   模态分析，实特征值和复特征值分析
•   直接法和模态法频率响应分析 线性直接法和模态法瞬态分析
•   与静态分析耦合的线性稳态和瞬态传热传导分析

刚度、强度和稳定性

•   使用非线性分析结果作为预载荷，进行屈曲分析、频率响应和瞬态分析
•   改进带摩擦的接触分析的收敛性
•   支持接触的二阶实体单元

噪声和振动

•   AMSES大规模特征值求解器
•   快速的大规模模态求解器（FASTFR）
•   响应频率峰值的详细结果输出（PEAKOUT）
•   基于ERP的优化和辐射声学
•   自动的一步法传递路径分析（PFPATH）

动力系统耐久性

•   一维和三维螺栓预应力
•   垫片的建模
•   摩擦接触快速分析
•   考虑硬化的非线性分析

热分析

•   线性瞬态热传导；
•   热接触

运动学与动力学

•   基于传热结果的静态结构分析
•   线性瞬态传热求解
•   热接触

结构优化

•   拓扑优化
•   尺寸和自由尺寸优化
•   形貌优化
•   形状和自由形状优化

OptiStruct优点

减少开发时间

通过OptiStruct的优化方法，产品的CAE应用位于开发周期的前期，从而推动了设计流程，使产品设计迭代次数减少

提高设计性能

OptiStruct通过先进的优化方法来解决设计问题，开发更合理、轻便的产品。

通过HyperWorks集成提高生产力

OptiStruct集成分析和优化方法，使概念设计和优化更加高效。一个有组织，直观的用户界面大大简化了用户优化的使用。

探索更多设计选择

通过OptiStruct先进的优化引擎，用户可以综合拓扑、形貌、尺寸和形状优化方法创建更多替代设计方案。制造需求也被定义为输入，使得设计方案更易于解析和生产。

多学科优化创新方法

OptiStruct率先推向市场的创新方法，可以高效和精确的进行多体动力学系统级优化，疲劳的概念设计和优化，复合材料层压板设计优化以及基于应力的拓扑优化。

OptiStruct功能

设计

OptiStruct屡获殊荣的技术采用拓扑优化方法生成创新的概念设计方案。在开发流程的最初阶段，用户输入设计空间信息、设计目标和加工制造参数。然后OptiStruct在给定的设计目标下生成一个满足制造要求的设计方案。加工制造参数对得到可解析、可行设计是非常重要的。在钣金件设计中，筋条经常被用来加强结构。在给定的筋条尺寸条件下，OptiStruct 优化技术能够生成创新的加强筋布置方案。

复合材料优化

OptiStruct新的复合材料设计和优化方案能够简化设计师和分析师的复合材料结构设计工作。从自由尺寸优化的概念设计结果中解析出基于层的结果。OptiStruct还可以在设计流程的早期考虑制造要求，使得设计更贴近于实际，并使得到的层叠次序符合设计要求。

多学科结构优化

分析结构的性能只是产品开发过程中的许多步骤之一。根据分析结果，产品工程师做出修改方案，以满足应力，重量或刚度要求。 OptiStruct无缝集成先进的基于梯度的优化方法，使得多学科的尺寸和形状优化更加简单。
尺寸优化定义部件参数，如材料价值，截面尺寸和厚度。形状优化应用于现有的产品部件。 OptiStruct的自由形状优化，可用于减少高应力集中。OptiStruct也可以使用HyperMesh的变形技术，在优化过程中更新有限元网格。因此，OptiStruct在没有CAD数据基础和最低用户交互下，可以方便的进行设计更改。在OptiStruct环境下，优化参数可以通过点击几下鼠标进行定义。
 
OptiStruct可以在优化过程中使用许多不同的响应，例如静态的，屈曲，频率响应，随机响应，热力耦合，热传导，声学分析。除了这些，OptiStruct还有创新的系统级优化方法和疲劳优化。

系统级设计优化

等效静态载荷法（ESLM）是一种创新的方法，可以进行柔性体和刚体的仿真优化。这个创新的方法，可以进行系统级多体动力学优化。此外ESLM可用于概念设计和详细设计。

疲劳设计优化

OptiStruct的疲劳优化功能能够基于疲劳性能进行概念设计（拓扑、形貌和自由尺寸）和详细设计（尺寸、形状和自由形状）。基于应力或者应变疲劳分析的损伤和寿命可以用来作为设计标准。这个功能可以应用疲劳响应进行概念设计，相对于基于第三方程序的疲劳优化更加高效。

快速的建模、后处理和自动化

OptiStruct紧密集成到HyperWorks中，能够在HyperMesh环境下实现快速和简单的建模，在HyperView中可以生成动画，云图显示和图表。此外，工作可以很容易地通过HyperWorks强大的自动化和数据管理来实现。