基于optimus车轮多学科优化及轻量化优化
纠错：上文中提到的车轮侧向刚度计算公式中有个小的错误，正确的公式如下：
弯曲疲劳、径向疲劳、侧向刚度分析结果云图如下：
对轮辋形状进行参数优化，通过创建Morph Box进行形状参数的创建，当然还可以通过使用DFM进行形状参数的创建，如本例可以使用DFM的OffSet进行形状参数的创建。关于ANSA创建形状变量的介绍，请参考以前文章的介绍。
优化的流程如下图：
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Optimus多学科优化流程：
首先搭建弯曲疲劳分析流程，按照图示将所需要的模块拖放在图形界面下，并将其按照顺序关系进行连接。其中ANSA、META前后处理模块使用optimus的接口模块。ABAQUS和Femfat的计算模块使用Action模块来进行，因为是使用meta进行设计响应的读取，因此不需要对ABAQUS和Femfat的结果文件直接进行解析，因此使用action模块更方便些。
1.双击ANSA变量模块，在弹出的窗口选择ANSA的变量文件。本例中ANSA变量文件为WheelRim.txt。
2.在打开WheelRim.txt后，可以看到已经自动识别出所有的变量。点击Add，创建变量。可以看到自动创建了三个变量，当前值以及上下限值都是通过识别WheelRim中的参数自动赋值的。
3.双击和ANSA模块相连的File模块，在弹出的窗口点击Load，选择弯曲疲劳分析模型的ansa模型。
4.双击File2模块，在弹出的窗口点击Load选择ANSA输出的求解文件，即ABAQUS的inp文件。
5.双击ANSA模块，在弹出的窗口重命名模块名称，在Value一列下，点击空白处激活当前位置，然后点击对应的文件即可，包括ANSA模型文件，输入变量文件和输出文件。
此时，ANSA模块已经设置完毕，可以通过Validate进行确认是否正确设置。这里需要注意的一点是，我们调用的是optimus自带的ANSA接口模块。这个模块对应的ANSA版本和安装是在安装optimus的时候选择的。如果后续需要修改对应的ANSA版本，可以通过直接修改配置文件即可。
配置文件的路径在：Path\OPTIMUS2019\2019.1\user\action\Ansa\Version1下，修改config.xml中ANSA的路径即可。
6.双击ABAQUS结果文件解析模块，在弹出的窗口选择ABAQUS的结果文件。注：如果不需要通过自带的ABAQUS结果文件模块来解析结果，创建设计响应，则这个位置可以不增加结果文件模块。因为在optimus计算过程中，所有的模块都在一个文件夹下，包括所有的结果文件都在同一个文件夹下生成，因此这个模块不需要添加也可以。本例中添加的原因是后续还需要有个if判断模块，而Action模块不能直接和If判断模块直接相连。增加If判断模块的目的是删除Femfat的结果文件。原因和上面提到的optimus在计算时所有结果都在同一个文件夹下有关。Femfat的疲劳结果需要写到odb文件中去，而Femfat软件不支持对结果文件的覆盖，如果当结果文件存在时，会将疲劳结果添加到原文件中。当进行DOE或者优化计算时，如果不将原结果文件进行删除，则会一直将每次的结果添加到原结果文件中去。一是会使文件越来越大，二是对后续meta自动提取结果造成影响。因此，后续需要增加一个判断条件，如果Femfat的结果文件存在时，需要先进行文件删除，在进行Femfat疲劳计算。
7.双击Action，在弹出的窗口处填写ABAQUS批处理命令。这里需要注意的一点是，如前文所述，optimus计算时所有计算都在同一个文件夹下，而当进行ABAQUS计算时，如果相同的job名存在时，会有提示是否覆盖原计算。而且优化过程中不能进行手工参与，因此需要关掉ABAQUS的这个提示。这需要修改ABAQUS的环境变量文件，在环境文件中增加一条语句，修改为不进行提示，直接覆盖。具体方法参加 以前的文章。
8.双击If条件模块，在Condition中添加判断命令：exists(bend_fatigue.odb)，即判断Femfat的疲劳计算结果文件bend_fatigue.odb是否存在。具体的原因如上文所述，当有Femfat的疲劳结果文件时，需要首先删除该文件，然后在进行Femfat疲劳计算。如果不存在，则直接进行Femfat疲劳计算。当然，这里可以不需要判断条件，而是无论疲劳结果文件是否存在，都先进行删除操作，在进行Femfat疲劳计算，效果是一样的。因为上面的条件判断只是在首次进行Femfat计算时判断才是真。
在Action2中调用删除文件批处理文件，这里也可以直接输入删除文件的命令。
9.双击File3，在弹出的窗口选择Femfat的ffj计算文件。
10.Action3和Action4都是一样的命令，添加Femfat批处理计算命令。
11.双击File4，在弹出的窗口选择meta的ses文件。
12.双击meta的结果文件模块，选择meta的结果文件，会自动识别出结果变量，点击Add增加结果变量。值和名称会自动识别。
13.双击Action5，输入meta批处理命令。这里使用action模块而没有使用meta接口模块的原因是我用的软件都是和谐版的，meta接口无法用。所以使用action模块。如果版本可以，则这里可以直接使用meta模块即可。同样，如果需要修改meta的版本和路径，修改配置文件即可（参照ANSA修改配置文件方法）。以上就完成了弯曲疲劳分析的流程，如果只是进行弯曲疲劳分析优化，则可以直接进行后续的DOE分析或者优化即可。本例还需要增加径向疲劳和动刚度分析流程。
按照同样的方式，增加径向疲劳分析的流程搭建。
14.这里面需要使用相同的变量来控制ANSA生成相同形状的模型，用于不同工况的计算文件的生成，首先将DVs变量与ANSA变量模块关联，然后在编辑径向疲劳的ANSA变量模块，同样读取WheelRim.txt文件。自动识别出所有的变量，在点击Add创建变量前，先对应Workflow item中的变量名和当前创建的变量是相同的变量。这样，就可以将当前创建的变量与之前存在的变量进行了关联。同样，IPI的变量也是根据相同的方法进行变量关联。径向疲劳分析的流程和弯曲疲劳分析的流程设置基本一致，这里就不在赘述。
同样，参照以上方式创建IPI分析流程。本例中需要考察侧向刚度值。因此需要通过变量f1、f2、mass进行再处理。
15.添加一个Output模块，并将mass、f1、f2结果与其连接。在编辑公式中输入侧向刚度计算公式，当输入完公式后，会自动计算出当前值。
以上，车轮的多学科优化optimus的分析流程全部设置完毕。
提交计算后，optimus有自带的监控窗口，包括当前运行的模块以及状态提示。但这往往不足以监控每个模块的详细进程信息，因此，需要用更专业的进行监控软件来监控每个模块的进行。最后计算完成时，optimus会生成一个求解的log文件，里面会有详细的记录。包括一些错误信息，而这些错误信息包括某个模块没有正确运行的信息。而有时候某个模块没有正确运行，并不影响整个计算的完成。因此，当查看结果时，某个结果明显有问题时，可以查看log文件中详细的信息提示。 具体后续做DOE分析、响应面分析、优化分析等直接在流程上进行即可，由于个人电脑资源有限，无法完成详细计算。因此无法提供优化结果。
——————————————————————————————— 后续会以车轮多学科优化的案例，详细介绍LSOPT、Isight和Modefrontier的设置细节和注意事项。本文经授权转自CAE数值优化轻量化
硕士
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CAE仿真负责人
个人著作《汽车NVH一本通》
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