ANSYS設(shè)計(jì)優(yōu)化技術(shù)基于ANSYS的APDL語(yǔ)言建立的參數(shù)化模型?；趨?shù)化有限元分析過(guò)程的設(shè)計(jì)優(yōu)化包含下列基本要素：
1、設(shè)計(jì)變量（往往在開(kāi)始級(jí)、前處理器或求解器中定義）；
2、狀態(tài)變量（來(lái)源于分析的結(jié)果后處理）；
3、目標(biāo)函數(shù)（最后得到關(guān)于模型系統(tǒng)或分析結(jié)果的導(dǎo)出量）；
4、優(yōu)化計(jì)算方法即優(yōu)化設(shè)計(jì)工具（零階方法是一個(gè)可以有效處理大多數(shù)工程問(wèn)題的方法，一階方法基于目標(biāo)函數(shù)對(duì)設(shè)計(jì)變量的敏感程度，更加適合于精確的優(yōu)化分析）。
優(yōu)化設(shè)計(jì)過(guò)程就是一個(gè)反復(fù)優(yōu)化改變?cè)O(shè)計(jì)變量以在滿足狀態(tài)變量限制條件下使目標(biāo)函數(shù)變量參數(shù)逼近最小值。在執(zhí)行優(yōu)化分析前必須創(chuàng)建一個(gè)分析文件，它是一個(gè)基于APDL參數(shù)化有限元分析過(guò)程的命令流輸入文件，包括一個(gè)完整的前處理、求解和后處理分析過(guò)程，其中必須包含一個(gè)參數(shù)化的模型，定義有設(shè)計(jì)變量、狀態(tài)變量和目標(biāo)函數(shù)。
基本過(guò)程：
1、利用APDL的參數(shù)技術(shù)和ANSYS的命令創(chuàng)建參數(shù)化分析文件，用于優(yōu)化循環(huán)分析文件，除包括整個(gè)分析過(guò)程外還必須滿足以下條件。
（1）在前處理器PREP7中建立參數(shù)化模型。
（2）在求解器SOLUTION中求解。
（3）在后處理器POST1/POST26中提取并指定狀態(tài)變量和目標(biāo)函數(shù)。
2、進(jìn)入優(yōu)化設(shè)計(jì)器OPT，執(zhí)行優(yōu)化設(shè)計(jì)分析過(guò)程。
（1）指定分析文件。
（2）聲明優(yōu)化變量，包括設(shè)計(jì)變量、狀態(tài)變量和目標(biāo)函數(shù)。
（3）選擇優(yōu)化工具或優(yōu)化方法。
（4）指定優(yōu)化循環(huán)控制方式。
（5）進(jìn)行優(yōu)化分析。
（6）查看設(shè)計(jì)序列結(jié)果。
求解方法：
1、Single Run：
2、Random Designs：
3、Factorial：
4、Gradient：
5、DVSweeps：
6、Sub-Problem：
7、First-Order：
8、UserOptimizer：
注：
1、在進(jìn)入求解器之前定義設(shè)計(jì)變量，以便在優(yōu)化設(shè)計(jì)器中指定讀取分析文件的起始行為第一個(gè)/prep7命令行。每次優(yōu)化迭代計(jì)算完成后程序自動(dòng)修改設(shè)計(jì)變量的值，并進(jìn)入下一次迭代，即重新從指定的起始行讀取分析文件，如果起始行后接著出現(xiàn)優(yōu)化變量賦值定義語(yǔ)句，那么優(yōu)化變量的值就強(qiáng)制恢復(fù)成初始值，即設(shè)計(jì)變量始終保持不變，不進(jìn)行任何循環(huán)優(yōu)化計(jì)算。（亦即優(yōu)化變量要在/prep7之前定義）
2、優(yōu)化技術(shù)是搜索和處理設(shè)計(jì)空間的技術(shù)，優(yōu)化設(shè)計(jì)目標(biāo)求最小值不一定是優(yōu)化的最終目標(biāo)。在無(wú)目標(biāo)條件下，狀態(tài)變量與設(shè)計(jì)變量均滿足指定范圍要求時(shí)獲取可行性的設(shè)計(jì)序列，所以目標(biāo)函數(shù)在實(shí)際應(yīng)用中可以不定義。
3、零階方法與一階方法的對(duì)比：
除一階方法First-Order，其他方法均為零階方法。除此之外，用戶可以利用用戶自己開(kāi)發(fā)的外部?jī)?yōu)化計(jì)算法代替ANSYS本身的優(yōu)化算法進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。
1）零階方法（直接法）：是最常用的方法，使用所有因變量（狀態(tài)變量和目標(biāo)函數(shù)）的逼近，可以有效的處理絕大數(shù)工程問(wèn)題。
2）一階方法（間接法）：本方法使用偏導(dǎo)數(shù)，即使用因變量的一階導(dǎo)數(shù)。此方法精度很高，尤其是在因變量變化很大，設(shè)計(jì)空間也相對(duì)較大時(shí)，但是，占用的機(jī)時(shí)較多。與零階方法相比，一階方法計(jì)算量大，結(jié)果精確。但是，精度高并不能保證所得的就是最佳解。下面是一些注意點(diǎn)：
（1）一階方法可能在不合理的設(shè)計(jì)序列上收斂，這時(shí)可能是找到了一個(gè)局部最小值，或是不存在合理的設(shè)計(jì)空間。如果出現(xiàn)這種情況，可以使用零階方法，更好的 研究整個(gè)設(shè)計(jì)空間。也可以先運(yùn)行隨機(jī)搜索，確定合理的設(shè)計(jì)空間（如果存在的話），然后以合理設(shè)計(jì)序列為起點(diǎn)重新運(yùn)行一階優(yōu)化方法。
（2）一階方法更容易獲得局部最小值。這是因?yàn)橐浑A方法從設(shè)計(jì)空間的一個(gè)序列開(kāi)始計(jì)算求解，如果起點(diǎn)很接近局部最小值的話，就會(huì)選擇該最小值而找不到全局最小值。如果懷疑得到的是局部最小值，就可以用零階方法或隨機(jī)搜索驗(yàn)證。
（3）目標(biāo)函數(shù)容限過(guò)小將會(huì)引起迭代次數(shù)過(guò)多。因?yàn)楸痉椒ㄓ?jì)算實(shí)際有限元解（而非逼近），在計(jì)算過(guò)程中會(huì)根據(jù)給定的容限盡量找到確定的結(jié)果。
本文來(lái)自大學(xué)力學(xué)論壇（http://www.xuelixue.cn）
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