有限元分析-結構培訓8.ansys設計優(yōu)化作業(yè)08dx ws1n

作業(yè)CFX-Mechanical優(yōu)DesignXplorerinANSYSWB12 鐵塊的InletT=400KU=0.5m/s1.5

InletT=300Kto350OperatingLimitof=1.0m/sto2.5PressurePressure目標通過弧形進口對鐵塊噴射一股熱流和冷流。目標是為了優(yōu)化Inlet（進口半徑）velocities（速度）Temperatures（溫度）【流動輸入參數(shù)】，從而最小化最大ThermalStress（熱應力）和Deformation（變形）【ANSYS力學參數(shù)】并使鐵塊的TemperatureSpread（溫度耗散）最小【CFX參數(shù)】鐵塊上的熱噴在WB-12中指定問啟動啟動ANSYSWorkbench在Schematic 兩個(DM組件系后瀏覽選擇文件Geometry選擇ImportGeometry然右鍵選擇Edit，對componentA的幾何進行編輯【見下一個幻燈片】FlowDuctGeometry中設置參展展開Plane5，Plane7，Plane11并推薦將inletRadiiDesignParameters（設計參數(shù)）確定ParameterManager里正確定義了所有的DesignParameters（設計參點擊關閉幾何參從FlowDuct從FlowDuct幾何模型得到的幾何參在SolidCentralBlock何模型上沒得到幾何參?一?一FluidFlow(CFX)系左鍵點擊ComponentA的Geometry并將其拖放CellC3FluidDuct的幾何模型就被放進了CFX的網格劃分工具CFX分析系統(tǒng)：自動重命名組ProjectProjectSchematic中，重命名組件。CFXComponent變成了刪除了CFXGeometry在CFXMeshCell點擊鼠標右鍵選Edit來啟動網格劃分工具?物理選擇：CFD（）?物理選擇：CFD（）求解選擇：相關性?一個BodySize0.4在Mesh點擊鼠標右鍵選GenerateMesh，執(zhí)行網格劃建立4個命名集hotinlet:Low-XCircularcoldinlet:High-ZCircularoutlet:High-XCircular立方網格劃FlowFileSaveProject保存項返回到Project（項目）頁，在ComponentB的Mesh子塊MeshingModule（網劃分模塊CFX步在ComponentB的Setup上點擊鼠標右鍵啟CFX-Pre獨立窗口啟動運行CFX-在Setup點擊鼠標右鍵選擇Edit來啟動CFX-Pre獨立窗細節(jié)Material（材料）：Airat25穩(wěn)流，K-Epsilon定義4CEL表達式hotinletvel 1.0coldinletvel 1.75hotinlettemp=coldinlettemp=InletHot（進熱口）：InitialVelocityhotinletvel,T=hotinlettemp,TurbulenceIntensity（中等湍流強度InletCold（進冷口）：InitialVelocity=coldinletvel,T=coldinlettemp,TurbulenceIntensity（中等湍流強度PressureOut（壓力輸出）0【Pa】相對靜水壓強（RelativeStaticCentralBlock（中心塊）：絕熱{請注意這個是一個模糊定義。正確的過程將CFX中求得一個完整的CHT解，并將溫度傳入給ANSYS。而在模擬時，在CFX中墻看做是絕熱的，然后計算它上面的溫度分布并把溫度傳遞給ANSYS。}SolverControl（求解控制）：時間量程控制：自動時間量程，100個迭代次數(shù)建議把InletVelocities和TemperaturesDX輸入變 這4個CEL表達式，然后選擇UseasWorkbenchInput注意，此時的projectpage包含了一個ParameterSet欄，它里面包CFX分析中DX參保存項目文運行按如下設置進口速度和溫度后運行hotinletvel=1.0coldinletvel=1.75hotinlettemp=coldinlettemp=在在Solution擇Update，運行CentralBlock溫CFD輸出參從Schematic從SchematicBCell5中打開CFDCFDPOST中建立一個表達式tempspread=maxVal(T)@CentralBlockminVal(T)@CentralBlock并將其作為保存項SteadyStateThermal ysis（穩(wěn)態(tài)熱分析系在Schematic 一Steady-State（ANSYS）分析系穩(wěn)態(tài)熱分析步左鍵點擊ComponentC的Geometry將其拖放到CellD4。即CentralBlock的幾何模型傳到SST(ANSYS)分析系統(tǒng)中。左鍵點擊ComponentB的Solution(CFX)將其拖放到CellD4。即CentralBlock的流動熱負荷傳到SST(ANSYS分析系重命名在ProjectSchematic中的組件，SST(ANSYS)變成了ComponentC刪除了SST(ANSYSGeometry子模保存項 在ComponentC中的Setupandclick，選擇Edit穩(wěn)態(tài)熱分析步(b)選擇它來將CentralBlock上(a)點擊選擇在Centralblock上導入CFX分析得到的centralblock的所有CFD在MECHANICAL中保存項目并返回到ProjectPage（項目頁靜態(tài)結構分析組在Steady-StateThermalANSYSSolution上點擊鼠標右鍵選擇TransfertoNew后單擊StaticStructural(ANSYS)StaticStructural(ANSYS)在MECHANICAL中將作為一個獨立的環(huán)Schematic的完整頁靜態(tài)結構分析步環(huán)境環(huán)境2中的Body從環(huán)境1中的熱靜態(tài)結構分析步Low-ZLow-Zsurface作為EquivalentStressEquivalentStress（等效應力）和Total（整體變形）作為求解分析設置MECHANICAL中的輸出參輸出參數(shù)就是 的響應參數(shù)EquivalentStress【在DetailsBox中選 umTotalDeformation【在DetailsBox中選 um推薦將最大等效應力和最大整體變形作為DX輸出參Schematic的完整頁ParameterSetOutlineofallParameters。見下個幻燈查看參數(shù)設3CFX參數(shù)數(shù)目：MECHANICAL（力學的）2CFX：1響應面建模和優(yōu)ResponseSurface（響應面）基于輸入參數(shù)數(shù)目，需要一個給定數(shù)目的解（設計點）來建立一個響應面一個DesignofExperiments或DOE方法決定了多少設計點和哪些設計點需求解一旦所需求解完成，基于結果的響應面就能擬合出來了 沒有“硬”（“hard”solution）存在比起為離散的參數(shù)集賦值，ResponseSurface出值參數(shù)變將對DUCT做的確定性分析的參數(shù)變化如下Hotinlet_Radius=0.45mto0.55Coldinlet_Radius=0.45mto0.55Outlet_Radius=0.45mto0.55 =0.5m/sto1.5 =400Kto =1.0m/sto2.5 =300Kto一般不需要指定每個參數(shù)會使用多少個點。DOE法將提供有用的點。然，用戶可以使用 的設計點來更好地擬合響應曲面。在一個高非線性題中，建議按增加設計點數(shù)。同樣，在分析結束后，能夠給出對應7個輸入參數(shù)（最大值和最小值之間中任意值的輸出參數(shù)的一個評估建立響應面的步返回到schematics頁，并從DesignExplorationToolbox 雙擊DesignofExperiments為輸入參數(shù)設置邊點擊此在這里改變邊DOE方式和設計點數(shù)ResponseSurfaceResponseSurface響應面評在ResponseSurface上點擊鼠標右鍵選擇UpdateWB將啟動對需要80結在ResponseSurface上點擊鼠標右鍵查看響應面的細OutlineoftheResponsesurface中，可以看ResponsePoints文夾和它下面一個默認的Responsepoint（通常是設計空間的中心用如下三種方式來評價響應Spiderchart（蜘蛛圖）：在一個簡圖上檢測所有輸出參數(shù)的值和變Localsensitivity（局部靈敏度）：檢測響應點附近的每個參數(shù)的分Response（響應）：2D或3D圖形反映了對應一個或兩個輸入參輸出參數(shù)的變響應圖：二維曲ResponsePoint選擇ChartMode（圖形模式）：inletcoldvelocityvelocity-1)的變化曲線在“Properties”窗口底部的游標可以改圖中沒用到的輸入參數(shù)的值響應圖：二維曲umStressVariationwithCold最大應力伴隨冷流速度的變響應圖：二維曲umDeformationwithHotJet最大變形伴隨熱流溫度的變響應圖：二維曲umStressVariationwith最大應力伴隨出口半徑的變響應圖：二維曲TemperatureSpreadwithOutlet溫度耗散與出口半徑的關響應圖：曲面ResponseResponsePoint選擇ChartMode（圖形模式）：選擇合適的X，Y和Z軸變量。【在下一頁中查tempspread的變化在“屬性”窗口底部的游標可以改變非設計點的響應圖：曲面VariationofMaxStressVariationofMaxStresswithHotandColdJetRadii最大應力伴隨冷、流噴口半徑的變在面上移動鼠標查看X，YZ響應圖：曲面VariationofMaxDeformationVariationofMaxDeformationwithHotandColdJetTemperatures最大變形伴隨冷、熱噴流度的變使使用鼠標鍵旋轉或放大圖在面上移動鼠標查看X，YZ的實際響應圖：曲面VariationVariationofMaxDeformationwithColdJetradiusandhotjetvelocity最大變形伴隨冷噴口半徑和熱噴口速度的變響應圖：局部靈敏Responsepoint，然后選擇“Sensitivity”圖此圖可以顯示為條狀圖或餅狀圖，它給出了對應響應點附近的輸入參數(shù)的每個輸出參數(shù)的局部靈敏度。響應圖：局部靈敏度示所有輸出參數(shù)所有輸出參數(shù)對熱噴口的速度和溫度都很敏冷噴口的半徑對最大變形和最大應力都沒有影響最小/最大搜在schematics中 min/maxsearch（最小/最大搜索）系統(tǒng)，將其拖放到responsesurface子模塊。在Min-MaxSearch點擊鼠標右鍵選擇最小/最大值提供了在設計中所期待的表現(xiàn)的首個跡象表格表明在tempspread（溫度耗散），MaxStress（最大應）和MaxTotalDeformation（最大整體變形）有一個很大的變化范改變響應面類型（為了得到更好的擬合圖選選擇ResponseType：目標驅動優(yōu)D分析結果可以按前面所示用圖形顯示。圖形結構允許用戶可視化與特定參數(shù)組合相關的變化。為了查詢最佳位置的響應面，應用了DX中的GoalDrivenOptimization工。GoalDrivenOptimizationApproach中指定了輸入和輸出參數(shù)的需求指定了參數(shù)的重生成了一組樣本設選擇了一個最合優(yōu)化：找到輸入參數(shù)的最佳選將將toolbox中的一個GoalDrivenOptimization系統(tǒng)拖放到responsesurface建立目在Optimization上點擊鼠標右鍵選擇在表格中設置優(yōu)最小 umStess（最大應力）并將其重要性設為最小化Tempspread（溫度耗散）并將其重要性設為最小 umDeformation（最大變形）并將其重要性設為“Higher在特性中選擇“Screening”（篩選）作為1000建立目候選設在schematics在schematics中選擇Optimization，并點擊鼠標右鍵選擇Update，或則從項目頁主菜單中選Update三個候選設計現(xiàn)在被標記了星號等級（星號越多越好在1000個樣本點中，候選項A是本例中的最好選tempspread（溫度耗散）達到了62.31K，MaxStress（最大應力）1.3011E+09Pa和MaxDeformation（最大變形）2.6mm樣給權衡tradeOff圖（權衡圖）goaldrivenoptimization（目標驅動優(yōu)化）outlineofOptimization中選擇Trade-off，然后X軸設為EquivalentStressMax（效應力）（Y軸應該是Total um（最大整體變形權衡顏色顯示了與顏色顯示了與既定設計目標的匹配程度，藍的表示好，紅的表示圖形提供了關于輸出參數(shù)的大量信息，通過此圖，很明顯1.6323e+09Pa