第 四 章搜寻设计域
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搜寻设计域总论
搜寻设计域的意思很简单，就是对各种设计进行尝试。
一旦建立了一个参数化模型和一个分析文件，搜寻设计域就变得简单易行。
分析文件搜寻设计域进行优化设计初始设计参数化建模和加载求解参数化结果
M4-3
ANSYS 优化程序提供了多种 工具 以探测设计领域。
搜寻设计域
总论单步循环法随机法扫描法梯度法乘子法
M4-4
搜寻设计域
总论单步循环
对整个分析文件执行一次循环。
对 what-if 脚本非常有用，如：,假如（ What if） 消除此构架桥对角线元件 (设定其横截面积为一个很小值 )将会怎样?”
H1 H2
在一次优化运行后，若要恢复
（从新产生）一个要求的设计也可用此单步循环法。 A1
A1
A2
A3
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搜寻设计域
总论随机工具
通过给定设计变量的随机值产生随机设计。
对于只有几个“良好”设计的情况，要启动一个子序列设计优化过程，随机工具是很有用的。
M4-6
搜寻设计域
总论扫描工具
对每个 DV,在整个设计变量域中扫描。
对全局敏感性研究很有用 - 在某一 DV值的整个范围内对给定设计有什么影响。
DV2
DV1
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搜寻设计域
总论梯度工具
对每个 DV改变一小量，在相邻领域内，产生参考设计的一些设计方案 。
对局部敏感性研究中很有用 - 了解 DV的小小扰动，如何影响给定的设计。
你可查对 OBJ 和 SV 的斜率，察看每个 DV对参考设计的影响。
OBJ
DV
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搜寻设计域
总论乘子工具
一个表明设计域所有极点或“角落”示例的统计工具，即每个 DV
最小或最大值时的结果。
不仅对理解每个 DV对设计的影响很有帮助，而且对理解两变量和三变量交互的影响也很有用。
用于试验设计 (因为乘子法广泛用于试验结果的解释 )。
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搜寻设计域过程
一旦建立了分析文件,所有优化工具都用如下同样的步骤,
1,建立初始设计
2,进入优化程序并确认分析文件
3,确认优化变量
4,执行优化工具
5,查看结果
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搜寻设计域
过程
为了说明执行步骤,用一个半对称构架桥模型的例子。
目标是评价总体积，满足：
– 最大纵向变形 < 1.0 in
– 最大元件应力 < 10,000 psi
载荷：
– P1 = 20 lb/in
– 重力,g = 386 in/s2
设计变量：
– A1,A2,A3,H1,H2 H1 H2
A1
A1
A2
A3
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搜寻设计域
过程步骤 1,建立初始设计
分析文件中包含有初始设计 - 有 DV 初始值的设计。
要建立初始设计,
– 首先清除数据库 (或推出并从新进入 ANSYS)。
– 然后用 Utility Menu > File > Read Input
from…
– 或 /INPUT 命令,
/input,trussbr,inp
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搜寻设计域
过程步骤 2,进入优化程序并确认分析文件
本步很简单：告知优化程序分析文件的名称。
用：
– Main Menu > Design Opt > -Analysis File- Assign…
– 或 OPANL 命令：
/opt
opanl,trussbr,inp
M4-13
搜寻设计域
过程步骤 3,确认优化变量
本步定义合适的参数为 DV,SV,和 OBJ 。
用：
– 设计优化菜单（如右）,..
– 或 OPVAR 命令：
opvar,a1,dv,1,10
opvar,uymax,sv,-1.0
opvar,totvol,obj
etc.
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搜寻设计域
过程步骤 4,运行优化工具步骤 5,查看结果
将分别描述应用每一工具时的这些步骤,因为对每种工具这些步骤都是相同的。
M4-15
搜寻设计域 - 过程单步循环工具
第 1步,建立初始设计
第 2步,进入优化程序并确认分析文件
第 3步,确认优化变量第 4步,选用优化工具
本步包括：
– 选择单步循环工具
– 指定要求的 DV 值
– 初始化运行
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搜寻设计域 - 过程
单步循环工具选择单步循环工具
Design Opt > Method/Tool…
选择单步运行
或用 OPTYPE 命令：
optype,run
M4-17
搜寻设计域 - 过程
单步循环工具确认要求的 DV 值
用 Name=Value（参数名 =值 ） 的格式,在输入窗或标量参数对话框中输入 (Utility Menu > Parameters > Scalar Parameters...).
这些值可假定表示为一种你想要解释的 what-if（假如 ） 脚本 。
a1=10
a2=8
a3=0.01 (very small value)
h1=300
h2=400
例如,假如取消构架桥的对角线元件，将会怎样?
M4-18
搜寻设计域 - 过程
单步循环工具初始化
Design Opt > Run…
或用 OPEXE 命令：
opexe
这就创建了一个新的设计集,和新的状态变量和目标函数值 。
M4-19
搜寻设计域 - 过程
单步循环工具
M4-20
搜寻设计域 - 过程
单步循环工具步骤 5,查看结果
一种简单的办法就是列出设计集并检查状态变量和目标函数值：
Design Opt > -Design Sets- List…
– 或用 OPLIST 命令：
oplist
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搜寻设计域 - 过程
单步循环工具
– 对构架桥的例子,OPLIST 给出的该设计 (第二设计集 )因中间元件
(SCMID)的高压应力和左边元件 (STLEFT)的高拉应力而落入不可行域。
M4-22
搜寻设计域 - 过程
单步循环工具
查看结果的另一种方法是用 POST1 (通用后处理 )：
– 变形形状
– 应力云图
– 等等。
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搜寻设计域 - 过程
单步循环工具
ANSYS 允许执行任意步的单步循环。
每一设计就是给出了一个新的集号，而所有的设计集存于优化数据库中 (缺省为 jobname.opt)。
可用 OPSEL 或 Design Opt > -Design Sets- Select/Delete… 命令来只保留可行设计 。
单步循环的一种可能的应用是执行若干个单步循环并用这些设计集作为设计优化的初始点。
或可用随机工具（ Random tool） 来产生多个随机设计,.,
M4-24
搜寻设计域 - 过程随机工具
用给 DV赋随机值的方法产生多个设计
过程如下：
步骤 1,建立初始设计
步骤 2,进入优化程序并
步骤 3,确认优化变量步骤 4,运行优化工具步骤 5,查看结果
M4-25
搜寻设计域 - 过程
随机工具步骤 4,运行优化工具
本步包括：
– 指定运行控制
– 选择随机工具
– 保存优化数据库
– 初始化运行
M4-26
搜寻设计域 - 过程
随机工具运行控制
给定优化数据库文件名 (OPDATA 命令 )，缺省为,jobname.opt。
如何读取分析文件 (OPLOOP)。 缺省为从头读起，并忽略 DV 参数的定义。
打印控制 (OPPRNT)。 缺省为删除细节。
保存最优设计选项 (OPKEEP)。 允许一旦产生，就保留最优设计 。
缺省为 OFF（ 不保留） 。
用上述命令或 Design Opt > Controls…
M4-27
搜寻设计域 - 过程
随机工具选择随机工具
要求两项信息：
– 要产生的随机设计数 (NITR)。
– 可停机的可行设计数 (NFEAS)。 这对完成设计优化之前产生一定量的可行设计是很有用的。 缺省为执行全部 NITR 次迭代。
用 OPTYPE 和 OPRAND 命令：
optype,random
oprand,nitr,nfeas
M4-28
搜寻设计域 - 过程
随机工具
或
Design Opt > Method/Tool...
M4-29
搜寻设计域 - 过程
随机工具
保存优化数据库
– 允许在必要时恢复优化数据库的当前状态。
– 指定一个不同于 jobname.opt 的文件名，因为缺省文件名每次迭代都会被更新 。
– Design Opt > -Opt Database- Save…
– 或 OPSAVE 命令：
opsave,trussbr,opt0
M4-30
搜寻设计域 - 过程
随机工具
初始化运行
– Design Opt > Run…
– 或用 OPEXE 命令：
opexe
– 产生了最多 NITR 个设计 。 NITR 是 OPRAND命令要求的设计随机数
。
M4-31
搜寻设计域 - 过程
随机工具步骤 5,查看结果
典型的方法是列出随机设计集
：
– Design Opt > -Design Sets-
List…
– 或用 OPLIST 命令：
oplist
M4-32
搜寻设计域 - 过程
随机工具
随机工具作为一个设计优化过程的先行步骤是很有用的：可以产生随机设计，只选择其中的可行解,将其作为优化过程的起点 。
下一步，我们来看看如何应用扫描工具。
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搜寻设计域 - 过程扫描工具
扫描工具用于指定设计，和保持其他常数不变，对每个 DV在整个范围内的增量的一个参考点。
给出一个设计变量全局敏感性定量影响的概念。
其过程如下,
步骤 1,建立初始设计
步骤 2,进入优化程序并确认分析文件
步骤 3,确认优化变量步骤 4,运行优化工具步骤 5,查看结果
M4-34
搜寻设计域 - 过程
扫描工具步骤 4,运行优化工具
本步包括：
– 指定运行控制
– 选择扫描工具
– 保存优化数据库
– 初始化运行
M4-35
搜寻设计域 - 过程
扫描工具
运行控制
– 给定优化数据库文件名 (OPDATA 命令 )，缺省为 jobname.opt。
– 如何读取数据库文件 (OPLOOP),缺省为从头读起，并且忽略 DV 参数的定义。
– 打印输出控制 (OPPRNT),缺省为删除细节。
– 保存最优设计选项 (OPKEEP)。 允许一旦产生，就保留最优设计 。
缺省为 OFF（ 不保留） 。
– 用上述命令或 Design Opt > Controls…
M4-36
搜寻设计域 - 过程
扫描工具选择扫描工具
要求两项信息：
– 参考设计集数 DSET。 当对每个 DV 扫描时,其他的 DV 保持由
DSET指定的值。如果只有一个设计 (如初始设计 ),则该设计被用作参考点。
– 每个 DV 的扫描点数 (NSPS)。 如 NSPS = 2 则每个 DV产生两个设计
,在最小和最大值处。
M4-37
搜寻设计域 - 过程
扫描工具
用
Design Opt > Method/Tool...
或 OPTYPE 和 OPSWEEP 命令：
optype,sweep
opsweep,dset,nsps
M4-38
搜寻设计域 - 过程
扫描工具保存优化数据库
用 OPSAVE命令 或 Design Opt > -Opt Database- Save…
初始化运行
用 OPEXE 或 Design Opt > Run…
建立 NSPS*N 个设计,这里 NSPS 是每个设计变量的扫描点数,
N 是设计变量数。
M4-39
搜寻设计域 - 过程
扫描工具步骤 5,查看结果
由扫描工具所得的结果可知，每个 DV 如何影响设计 -全局敏感性
– 例如，如果 A3（ 对角线元件的面积）由 MIN 增加到 MAX,UYMAX
（ 纵向变形）将如何变化？
要查看结果，可用图形和列表方式。
M4-40
搜寻设计域 - 过程
扫描工具
图形方式：
– Design Opt > Tool Results > -Graph- Sweeps...
– 或 OPLSW 命令：
oplsw,uymax,a1,a2,a3
M4-41
搜寻设计域 - 过程
扫描工具
列表方式：
– Design Opt > Tool Results > Print...
– 或 OPRSW 命令：
oprsw,all
– 打印一个规格化的响应变量值对规格化的 DV值的关系。
M4-42
搜寻设计域 - 过程梯度工具
梯度工具用一个指定设计为参考点，并且稍稍改变每个 DV,以决定局部敏感性。
测试优化设计对 DV微小变化的敏感性，对下续的设计优化是很有用的。
过程如下：
步骤 1,建立初始设计
步骤 2,进入优化程序，并确认分析文件
步骤 3,确认优化变量步骤 4,运行优化工具步骤 5,查看结果
M4-43
搜寻设计域 - 过程
梯度工具步骤 4,运行优化工具
本步包括：
– 指定运行控制
– 选择梯度工具
– 保存优化数据库
– 初始化运行
M4-44
搜寻设计域 - 过程
梯度工具
运行控制
– 给定优化数据库文件名 (OPDATA 命令 )，缺省为,jobname.opt。
如何读取分析文件 (OPLOOP)。 缺省为从头读起，并忽略 DV 参数的定义。打印输出控制 (OPPRNT),缺省为删除细节。
– 保存最优设计选项 (OPKEEP)。 允许一旦产生，就保留最优设计 。
缺省为 OFF（ 不保留） 。
– 用上述命令，或 Design Opt > Controls…
M4-45
搜寻设计域 - 过程
梯度工具选择梯度工具
要求两项信息：
– 参考设计集数 DSET。 本设计集中的 DV 值对梯度的测量有一点点的影响。如果只有一个设计 (如初始设计 ),则该设计被用作参考点。
– 变化量 DELTA,指定为差额的百分数。 每个 DV 的改变量为
± DELTA*(MAX-MIN)/100
DELTA defaults to 0.5.
M4-46
搜寻设计域 - 过程
梯度工具
用
Design Opt > Method/Tool...
或 OPTYPE 和 OPGRAD 命令：
optype,sweep
opgrad,dset,delta
M4-47
搜寻设计域 - 过程
梯度工具保存数据库
用 OPSAVE 或 Design Opt > -Opt Database- Save…
初始化运行
用 OPEXE 或 Design Opt > Run…
创建 N 个设计,这里 N 设计变量数。
M4-48
搜寻设计域 - 过程
梯度工具步骤 5,查看结果
由梯度工具的结果可知,DV的一个微小改变如何影响设计 -亦即局部敏感性。
例如,如果中跨高度 H2 波动 ± 1%,UYMAX 如是中间跨将如何改变？
为此，可用图形或列表方式查看。 两个输出均基于 DV的 ± 1% 改变。
M4-49
搜寻设计域 - 过程
梯度工具
图形方式
– Design Opt > Tool Results > -Graph- Gradient...
– 或 OPLGR 命令：
oplsw,uymax,a1,a2,a3
M4-50
搜寻设计域 - 过程
梯度工具
列表方式：
– Design Opt > Tool Results > Print...
– 或 OPRSW 命令：
oprgr,all
M4-51
搜寻设计域 - 过程乘子工具
本工具给出设计域的极端值实例 - 所有 DV的最小和最大值。
有完全乘子和分数乘子法可用。
– 完全乘子产生 2n 个设计,这里 n 是 DV数 。
– 分数乘子产生 乘子 *2n 个设计，这里乘子可以是 1/2,1/4,1/8,1/16,
1/32,或 1/64.
Amin Bmin Amin Bmax
Amax Bmin Amax Bmax
– 例如，现有两个设计变量 A 和 B，
完全的乘子法会产生四组设计。
M4-52
搜寻设计域 - 过程
乘子工具
其过程如下,
步骤 1,建立初始设计
步骤 2,进入优化程序并确认分析文件
步骤 3,确认优化变量步骤 4,运行优化工具步骤 5,查看结果
M4-53
搜寻设计域 - 过程
乘子工具步骤 4,运行优化工具
本步包括：
– 指定运行控制
– 选择乘子工具
– 保存优化数据库
– 初始化运行
M4-54
搜寻设计域 - 过程
乘子工具
运行控制
– 给定优化数据库文件名 (OPDATA 命令 )，缺省为 jobname.opt。
– 如何读取数据库文件 (OPLOOP),缺省为从头读起，并且忽略 DV 参数的定义。
– 打印输出控制 (OPPRNT),缺省为删除细节。
保存最优设计选项 (OPKEEP)。 允许一旦产生，就保留最优设计 。
缺省为 OFF（ 不保留） 。
– 用上述命令或 Design Opt > Controls…
M4-55
搜寻设计域 - 过程
乘子工具选择乘子工具
指定完全或分数乘子,full,
1/2,1/4 等等。
用
Design Opt > Method/Tool...
或 OPTYPE 和 OPFACT 命令
：
optype,fact
opfact,type
M4-56
搜寻设计域 - 过程
乘子工具保存优化数据库
用 OPSAVE 或 Design Opt > -Opt Database- Save…
初始化运行
用 OPEXE 或 Design Opt > Run…
M4-57
搜寻设计域 - 过程
乘子工具步骤 5,查看结果
由乘子工具结果，可以看到：
– 主影响，即每个 DV对设计的全面影响。
– 两变量交叉的影响,即一个 DV对设计的影响，与另一个 DV值的关系如何。
– 三变量交叉的影响。
可用直方图或列表方式来查看。
M4-58
搜寻设计域 - 过程
乘子工具
直方图：
– Design Opt > Tool Results > -Graph- Factorial...
– 或 OPLFA 命令：
oplfa,name,effect
M4-59
搜寻设计域 - 过程
乘子工具
此直方图表明了 SCLEFT的主影响 (构架桥左区的最大压应力 )。
A1 和 H1 (1号和 4号 DV) 的影响最大,而 H2 (5号 DV)
事实上对 SCLEFT 没有影响
。
M4-60
搜寻设计域 - 过程
乘子工具
2-因素 DV交互作用对
SCLEFT的影响：
M4-61
搜寻设计域 - 过程
乘子工具
列表方式：
– Design Opt > Tool Results > Print...
– 或 OPRFA 命令：
oprfa,all
M4-62
搜寻设计域练习
本练习将对先前练习中的六角钢板进行扫描和梯度法优化的研究 。
详见设计优化练习附录。
M4-2
搜寻设计域总论
搜寻设计域的意思很简单，就是对各种设计进行尝试。
一旦建立了一个参数化模型和一个分析文件，搜寻设计域就变得简单易行。
分析文件搜寻设计域进行优化设计初始设计参数化建模和加载求解参数化结果
M4-3
ANSYS 优化程序提供了多种 工具 以探测设计领域。
搜寻设计域
总论单步循环法随机法扫描法梯度法乘子法
M4-4
搜寻设计域
总论单步循环
对整个分析文件执行一次循环。
对 what-if 脚本非常有用，如：,假如（ What if） 消除此构架桥对角线元件 (设定其横截面积为一个很小值 )将会怎样?”
H1 H2
在一次优化运行后，若要恢复
（从新产生）一个要求的设计也可用此单步循环法。 A1
A1
A2
A3
M4-5
搜寻设计域
总论随机工具
通过给定设计变量的随机值产生随机设计。
对于只有几个“良好”设计的情况，要启动一个子序列设计优化过程，随机工具是很有用的。
M4-6
搜寻设计域
总论扫描工具
对每个 DV,在整个设计变量域中扫描。
对全局敏感性研究很有用 - 在某一 DV值的整个范围内对给定设计有什么影响。
DV2
DV1
M4-7
搜寻设计域
总论梯度工具
对每个 DV改变一小量，在相邻领域内，产生参考设计的一些设计方案 。
对局部敏感性研究中很有用 - 了解 DV的小小扰动，如何影响给定的设计。
你可查对 OBJ 和 SV 的斜率，察看每个 DV对参考设计的影响。
OBJ
DV
M4-8
搜寻设计域
总论乘子工具
一个表明设计域所有极点或“角落”示例的统计工具，即每个 DV
最小或最大值时的结果。
不仅对理解每个 DV对设计的影响很有帮助，而且对理解两变量和三变量交互的影响也很有用。
用于试验设计 (因为乘子法广泛用于试验结果的解释 )。
M4-9
搜寻设计域过程
一旦建立了分析文件,所有优化工具都用如下同样的步骤,
1,建立初始设计
2,进入优化程序并确认分析文件
3,确认优化变量
4,执行优化工具
5,查看结果
M4-10
搜寻设计域
过程
为了说明执行步骤,用一个半对称构架桥模型的例子。
目标是评价总体积，满足：
– 最大纵向变形 < 1.0 in
– 最大元件应力 < 10,000 psi
载荷：
– P1 = 20 lb/in
– 重力,g = 386 in/s2
设计变量：
– A1,A2,A3,H1,H2 H1 H2
A1
A1
A2
A3
M4-11
搜寻设计域
过程步骤 1,建立初始设计
分析文件中包含有初始设计 - 有 DV 初始值的设计。
要建立初始设计,
– 首先清除数据库 (或推出并从新进入 ANSYS)。
– 然后用 Utility Menu > File > Read Input
from…
– 或 /INPUT 命令,
/input,trussbr,inp
M4-12
搜寻设计域
过程步骤 2,进入优化程序并确认分析文件
本步很简单：告知优化程序分析文件的名称。
用：
– Main Menu > Design Opt > -Analysis File- Assign…
– 或 OPANL 命令：
/opt
opanl,trussbr,inp
M4-13
搜寻设计域
过程步骤 3,确认优化变量
本步定义合适的参数为 DV,SV,和 OBJ 。
用：
– 设计优化菜单（如右）,..
– 或 OPVAR 命令：
opvar,a1,dv,1,10
opvar,uymax,sv,-1.0
opvar,totvol,obj
etc.
M4-14
搜寻设计域
过程步骤 4,运行优化工具步骤 5,查看结果
将分别描述应用每一工具时的这些步骤,因为对每种工具这些步骤都是相同的。
M4-15
搜寻设计域 - 过程单步循环工具
第 1步,建立初始设计
第 2步,进入优化程序并确认分析文件
第 3步,确认优化变量第 4步,选用优化工具
本步包括：
– 选择单步循环工具
– 指定要求的 DV 值
– 初始化运行
M4-16
搜寻设计域 - 过程
单步循环工具选择单步循环工具
Design Opt > Method/Tool…
选择单步运行
或用 OPTYPE 命令：
optype,run
M4-17
搜寻设计域 - 过程
单步循环工具确认要求的 DV 值
用 Name=Value（参数名 =值 ） 的格式,在输入窗或标量参数对话框中输入 (Utility Menu > Parameters > Scalar Parameters...).
这些值可假定表示为一种你想要解释的 what-if（假如 ） 脚本 。
a1=10
a2=8
a3=0.01 (very small value)
h1=300
h2=400
例如,假如取消构架桥的对角线元件，将会怎样?
M4-18
搜寻设计域 - 过程
单步循环工具初始化
Design Opt > Run…
或用 OPEXE 命令：
opexe
这就创建了一个新的设计集,和新的状态变量和目标函数值 。
M4-19
搜寻设计域 - 过程
单步循环工具
M4-20
搜寻设计域 - 过程
单步循环工具步骤 5,查看结果
一种简单的办法就是列出设计集并检查状态变量和目标函数值：
Design Opt > -Design Sets- List…
– 或用 OPLIST 命令：
oplist
M4-21
搜寻设计域 - 过程
单步循环工具
– 对构架桥的例子,OPLIST 给出的该设计 (第二设计集 )因中间元件
(SCMID)的高压应力和左边元件 (STLEFT)的高拉应力而落入不可行域。
M4-22
搜寻设计域 - 过程
单步循环工具
查看结果的另一种方法是用 POST1 (通用后处理 )：
– 变形形状
– 应力云图
– 等等。
M4-23
搜寻设计域 - 过程
单步循环工具
ANSYS 允许执行任意步的单步循环。
每一设计就是给出了一个新的集号，而所有的设计集存于优化数据库中 (缺省为 jobname.opt)。
可用 OPSEL 或 Design Opt > -Design Sets- Select/Delete… 命令来只保留可行设计 。
单步循环的一种可能的应用是执行若干个单步循环并用这些设计集作为设计优化的初始点。
或可用随机工具（ Random tool） 来产生多个随机设计,.,
M4-24
搜寻设计域 - 过程随机工具
用给 DV赋随机值的方法产生多个设计
过程如下：
步骤 1,建立初始设计
步骤 2,进入优化程序并
步骤 3,确认优化变量步骤 4,运行优化工具步骤 5,查看结果
M4-25
搜寻设计域 - 过程
随机工具步骤 4,运行优化工具
本步包括：
– 指定运行控制
– 选择随机工具
– 保存优化数据库
– 初始化运行
M4-26
搜寻设计域 - 过程
随机工具运行控制
给定优化数据库文件名 (OPDATA 命令 )，缺省为,jobname.opt。
如何读取分析文件 (OPLOOP)。 缺省为从头读起，并忽略 DV 参数的定义。
打印控制 (OPPRNT)。 缺省为删除细节。
保存最优设计选项 (OPKEEP)。 允许一旦产生，就保留最优设计 。
缺省为 OFF（ 不保留） 。
用上述命令或 Design Opt > Controls…
M4-27
搜寻设计域 - 过程
随机工具选择随机工具
要求两项信息：
– 要产生的随机设计数 (NITR)。
– 可停机的可行设计数 (NFEAS)。 这对完成设计优化之前产生一定量的可行设计是很有用的。 缺省为执行全部 NITR 次迭代。
用 OPTYPE 和 OPRAND 命令：
optype,random
oprand,nitr,nfeas
M4-28
搜寻设计域 - 过程
随机工具
或
Design Opt > Method/Tool...
M4-29
搜寻设计域 - 过程
随机工具
保存优化数据库
– 允许在必要时恢复优化数据库的当前状态。
– 指定一个不同于 jobname.opt 的文件名，因为缺省文件名每次迭代都会被更新 。
– Design Opt > -Opt Database- Save…
– 或 OPSAVE 命令：
opsave,trussbr,opt0
M4-30
搜寻设计域 - 过程
随机工具
初始化运行
– Design Opt > Run…
– 或用 OPEXE 命令：
opexe
– 产生了最多 NITR 个设计 。 NITR 是 OPRAND命令要求的设计随机数
。
M4-31
搜寻设计域 - 过程
随机工具步骤 5,查看结果
典型的方法是列出随机设计集
：
– Design Opt > -Design Sets-
List…
– 或用 OPLIST 命令：
oplist
M4-32
搜寻设计域 - 过程
随机工具
随机工具作为一个设计优化过程的先行步骤是很有用的：可以产生随机设计，只选择其中的可行解,将其作为优化过程的起点 。
下一步，我们来看看如何应用扫描工具。
M4-33
搜寻设计域 - 过程扫描工具
扫描工具用于指定设计，和保持其他常数不变，对每个 DV在整个范围内的增量的一个参考点。
给出一个设计变量全局敏感性定量影响的概念。
其过程如下,
步骤 1,建立初始设计
步骤 2,进入优化程序并确认分析文件
步骤 3,确认优化变量步骤 4,运行优化工具步骤 5,查看结果
M4-34
搜寻设计域 - 过程
扫描工具步骤 4,运行优化工具
本步包括：
– 指定运行控制
– 选择扫描工具
– 保存优化数据库
– 初始化运行
M4-35
搜寻设计域 - 过程
扫描工具
运行控制
– 给定优化数据库文件名 (OPDATA 命令 )，缺省为 jobname.opt。
– 如何读取数据库文件 (OPLOOP),缺省为从头读起，并且忽略 DV 参数的定义。
– 打印输出控制 (OPPRNT),缺省为删除细节。
– 保存最优设计选项 (OPKEEP)。 允许一旦产生，就保留最优设计 。
缺省为 OFF（ 不保留） 。
– 用上述命令或 Design Opt > Controls…
M4-36
搜寻设计域 - 过程
扫描工具选择扫描工具
要求两项信息：
– 参考设计集数 DSET。 当对每个 DV 扫描时,其他的 DV 保持由
DSET指定的值。如果只有一个设计 (如初始设计 ),则该设计被用作参考点。
– 每个 DV 的扫描点数 (NSPS)。 如 NSPS = 2 则每个 DV产生两个设计
,在最小和最大值处。
M4-37
搜寻设计域 - 过程
扫描工具
用
Design Opt > Method/Tool...
或 OPTYPE 和 OPSWEEP 命令：
optype,sweep
opsweep,dset,nsps
M4-38
搜寻设计域 - 过程
扫描工具保存优化数据库
用 OPSAVE命令 或 Design Opt > -Opt Database- Save…
初始化运行
用 OPEXE 或 Design Opt > Run…
建立 NSPS*N 个设计,这里 NSPS 是每个设计变量的扫描点数,
N 是设计变量数。
M4-39
搜寻设计域 - 过程
扫描工具步骤 5,查看结果
由扫描工具所得的结果可知，每个 DV 如何影响设计 -全局敏感性
– 例如，如果 A3（ 对角线元件的面积）由 MIN 增加到 MAX,UYMAX
（ 纵向变形）将如何变化？
要查看结果，可用图形和列表方式。
M4-40
搜寻设计域 - 过程
扫描工具
图形方式：
– Design Opt > Tool Results > -Graph- Sweeps...
– 或 OPLSW 命令：
oplsw,uymax,a1,a2,a3
M4-41
搜寻设计域 - 过程
扫描工具
列表方式：
– Design Opt > Tool Results > Print...
– 或 OPRSW 命令：
oprsw,all
– 打印一个规格化的响应变量值对规格化的 DV值的关系。
M4-42
搜寻设计域 - 过程梯度工具
梯度工具用一个指定设计为参考点，并且稍稍改变每个 DV,以决定局部敏感性。
测试优化设计对 DV微小变化的敏感性，对下续的设计优化是很有用的。
过程如下：
步骤 1,建立初始设计
步骤 2,进入优化程序，并确认分析文件
步骤 3,确认优化变量步骤 4,运行优化工具步骤 5,查看结果
M4-43
搜寻设计域 - 过程
梯度工具步骤 4,运行优化工具
本步包括：
– 指定运行控制
– 选择梯度工具
– 保存优化数据库
– 初始化运行
M4-44
搜寻设计域 - 过程
梯度工具
运行控制
– 给定优化数据库文件名 (OPDATA 命令 )，缺省为,jobname.opt。
如何读取分析文件 (OPLOOP)。 缺省为从头读起，并忽略 DV 参数的定义。打印输出控制 (OPPRNT),缺省为删除细节。
– 保存最优设计选项 (OPKEEP)。 允许一旦产生，就保留最优设计 。
缺省为 OFF（ 不保留） 。
– 用上述命令，或 Design Opt > Controls…
M4-45
搜寻设计域 - 过程
梯度工具选择梯度工具
要求两项信息：
– 参考设计集数 DSET。 本设计集中的 DV 值对梯度的测量有一点点的影响。如果只有一个设计 (如初始设计 ),则该设计被用作参考点。
– 变化量 DELTA,指定为差额的百分数。 每个 DV 的改变量为
± DELTA*(MAX-MIN)/100
DELTA defaults to 0.5.
M4-46
搜寻设计域 - 过程
梯度工具
用
Design Opt > Method/Tool...
或 OPTYPE 和 OPGRAD 命令：
optype,sweep
opgrad,dset,delta
M4-47
搜寻设计域 - 过程
梯度工具保存数据库
用 OPSAVE 或 Design Opt > -Opt Database- Save…
初始化运行
用 OPEXE 或 Design Opt > Run…
创建 N 个设计,这里 N 设计变量数。
M4-48
搜寻设计域 - 过程
梯度工具步骤 5,查看结果
由梯度工具的结果可知,DV的一个微小改变如何影响设计 -亦即局部敏感性。
例如,如果中跨高度 H2 波动 ± 1%,UYMAX 如是中间跨将如何改变？
为此，可用图形或列表方式查看。 两个输出均基于 DV的 ± 1% 改变。
M4-49
搜寻设计域 - 过程
梯度工具
图形方式
– Design Opt > Tool Results > -Graph- Gradient...
– 或 OPLGR 命令：
oplsw,uymax,a1,a2,a3
M4-50
搜寻设计域 - 过程
梯度工具
列表方式：
– Design Opt > Tool Results > Print...
– 或 OPRSW 命令：
oprgr,all
M4-51
搜寻设计域 - 过程乘子工具
本工具给出设计域的极端值实例 - 所有 DV的最小和最大值。
有完全乘子和分数乘子法可用。
– 完全乘子产生 2n 个设计,这里 n 是 DV数 。
– 分数乘子产生 乘子 *2n 个设计，这里乘子可以是 1/2,1/4,1/8,1/16,
1/32,或 1/64.
Amin Bmin Amin Bmax
Amax Bmin Amax Bmax
– 例如，现有两个设计变量 A 和 B，
完全的乘子法会产生四组设计。
M4-52
搜寻设计域 - 过程
乘子工具
其过程如下,
步骤 1,建立初始设计
步骤 2,进入优化程序并确认分析文件
步骤 3,确认优化变量步骤 4,运行优化工具步骤 5,查看结果
M4-53
搜寻设计域 - 过程
乘子工具步骤 4,运行优化工具
本步包括：
– 指定运行控制
– 选择乘子工具
– 保存优化数据库
– 初始化运行
M4-54
搜寻设计域 - 过程
乘子工具
运行控制
– 给定优化数据库文件名 (OPDATA 命令 )，缺省为 jobname.opt。
– 如何读取数据库文件 (OPLOOP),缺省为从头读起，并且忽略 DV 参数的定义。
– 打印输出控制 (OPPRNT),缺省为删除细节。
保存最优设计选项 (OPKEEP)。 允许一旦产生，就保留最优设计 。
缺省为 OFF（ 不保留） 。
– 用上述命令或 Design Opt > Controls…
M4-55
搜寻设计域 - 过程
乘子工具选择乘子工具
指定完全或分数乘子,full,
1/2,1/4 等等。
用
Design Opt > Method/Tool...
或 OPTYPE 和 OPFACT 命令
：
optype,fact
opfact,type
M4-56
搜寻设计域 - 过程
乘子工具保存优化数据库
用 OPSAVE 或 Design Opt > -Opt Database- Save…
初始化运行
用 OPEXE 或 Design Opt > Run…
M4-57
搜寻设计域 - 过程
乘子工具步骤 5,查看结果
由乘子工具结果，可以看到：
– 主影响，即每个 DV对设计的全面影响。
– 两变量交叉的影响,即一个 DV对设计的影响，与另一个 DV值的关系如何。
– 三变量交叉的影响。
可用直方图或列表方式来查看。
M4-58
搜寻设计域 - 过程
乘子工具
直方图：
– Design Opt > Tool Results > -Graph- Factorial...
– 或 OPLFA 命令：
oplfa,name,effect
M4-59
搜寻设计域 - 过程
乘子工具
此直方图表明了 SCLEFT的主影响 (构架桥左区的最大压应力 )。
A1 和 H1 (1号和 4号 DV) 的影响最大,而 H2 (5号 DV)
事实上对 SCLEFT 没有影响
。
M4-60
搜寻设计域 - 过程
乘子工具
2-因素 DV交互作用对
SCLEFT的影响：
M4-61
搜寻设计域 - 过程
乘子工具
列表方式：
– Design Opt > Tool Results > Print...
– 或 OPRFA 命令：
oprfa,all
M4-62
搜寻设计域练习
本练习将对先前练习中的六角钢板进行扫描和梯度法优化的研究 。
详见设计优化练习附录。
