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結構優(yōu)化設計一般需要經(jīng)歷費時的結構性能分析過程。對于較為復雜的結構而言，不但需要對多個相關的部件進行有限元分析，而且對同一部件需要進行多種類型的有限元分析(包括靜態(tài)分析、模態(tài)分析和瞬態(tài)分析)。因此，如何提高分析效率成為復雜結構優(yōu)化設計的關鍵問題之一。
目前，提高分析效率的方法主要包括近似分析技術和分布式計算技術兩類。近似分析技術研究在滿足足夠計算精度的前提下如何使分析模型盡可能簡單。近似分析技術可以有效縮短性能函數(shù)的分析時間，但是這些方法的應用往往需要前期的大量準備工作，并存在分析精度問題。分布式計算技術通過充分利用網(wǎng)絡計算資源實現(xiàn)高精度結構性能模擬，并從整體上保證了較高的分析效率。本研究以復雜結構靜動態(tài)協(xié)同優(yōu)化設計為例，詳細探討應用分布式計算技術實現(xiàn)并行有限元分析的策略和方法。
復雜結構靜動態(tài)協(xié)同優(yōu)化設計中的多個子優(yōu)化問題在優(yōu)化過程中都要提出有限元分析的要求，按順序完成這些任務使得優(yōu)化效率極其低下。如圖所示，通過有限元分析協(xié)調引擎在網(wǎng)絡環(huán)境下分配分析任務，從而實現(xiàn)分布式并行分析，可以有效提高分析效率。有限元分析協(xié)調引擎響應各個子優(yōu)化問題提出的分析請求，并根據(jù)現(xiàn)有的網(wǎng)絡計算資源進行規(guī)劃，將各有限元分析任務定位于確定的網(wǎng)絡資源。網(wǎng)絡上的有限元分析機在接受分析任務后與對應的子優(yōu)化問題建立直接鏈接，獨立、自主地完成分配的任務，并把有限元后處理產(chǎn)生的分析結果發(fā)送到這個子優(yōu)化問題。
實現(xiàn)上述過程，需要解決參數(shù)化有限元分析方法、有限元分析過程自動化和有限元分析任務動態(tài)分配等幾個關鍵問題。
利用MSC/PATRAN和MSC/NASTRAN作為有限元分析工具。通過PCL語言(MSC/PATRAN Command Language)編程開發(fā)參數(shù)化有限元分析程序。
專業(yè)從事機械產(chǎn)品設計│有限元分析│強度分析│結構優(yōu)化│技術服務與解決方案
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