2

我想通过让优化器对 CAD 文件进行更改来优化设计，然后在 FEM 中对其进行分析，并将结果反馈到优化器以基于 FEM 对设计进行更改，直到解决方案收敛到最佳（质量、刚度等）。

这就是我的设想：

  • 在 CAD 软件（例如 CATIA）中创建零件的蓝图。
  • 从编程语言（例如 Python）中运行优化器代码（例如 fmincon）。优化器的参数是 CAD 模型的参数（角度、长度、厚度等）。
  • 优化器评估某个设计（参数集）。编程语言调用 CAD 软件并相应地修改设计。
  • 编程语言提取一些信息（例如质量）。
  • 然后编程语言提取一个 STEP 文件并将其传递给 FEA 求解器（例如 Abaqus），在该求解器中执行预定义的分析。
  • 编程语言读取结果（例如 max van Mises 压力）。
  • CAD 和 FEM 的结果（例如质量和应力）被馈送到优化器，从而相应地改变设计。
  • 直到收敛。

我知道这存在于封闭体系结构（例如 isight）中，但我想使用开放体系结构，其中从开放编程语言（理想情况下是 Python）中调用优化器。

最后，这是我的问题：

  • 可以按照我描述的那样完成吗？
  • 请参考，教程？
  • 对于编程、CAD 和 FEM，您推荐哪些软件？
4

1 回答 1

6

是的，这是可以做到的。您所描述的是一个小型参数结构尺寸调整多学科优化 (MDO) 环境。在你开始编写工具或环境之前，我建议在几个领域做一些初步工作

  1. 仔细制定最小化问题（最小化 f(x)，其中 x 是包含...变量的向量，受...约束等）
  2. 调查并确定个人感兴趣的工具
  3. 每个工具将如何工作？输入变量？输出变量？
  4. 设计结构矩阵（又名 N^2 图）中的概述工具将如何相互提供信息（变量）
  5. 哪种优化器最适合您的问题（MDF？）
  6. 确定合适的收敛容差

一旦完成了上述步骤，我就会开始思考 MDO 的实现细节。Python 虽然不是最快的语言，但将是一个理想的环境，因为 Python 中内置了许多工具来解决 MDO 问题，例如您拥有的工具和低开发时间。我建议使用以下软件包

  • OpenMDAO（http://openmdao.org/）：由美国宇航局格伦研究中心编写的现代 MDO 平台。这些教程可以很好地帮助您入门。请注意，本教程中的第二个问题，即 Sellar 问题中的每个“学科”都将包括对您的工具的调用，而不是封闭式方程。只要你遵循OpenMDAO的类框架，它并不关心每个学科是什么，而是把它当成一个黑箱；它不关心输入和输出之间发生了什么。
  • Scipy 和 numpy：两个科学和数值优化包

我不知道您可以访问哪些软件，但这里有一些与工具相关的提示，可帮助您进行工具调查和识别：

  • Abaqus 有一个 Python API ( http://www.maths.cam.ac.uk/computing/software/abaqus_docs/docs/v6.12/pdf_books/SCRIPT_USER.pdf )
  • 如果需要使用没有 API 的程序，可以使用 Python 的 win32com 或 Pywinauto（GUI 自动化）包自动化 GUI
  • 对于 FEM/FEA，我在以前的项目中同时使用了 MSC PATRAN 和 MSC NASTRAN，因为它们具有命令行界面（阅读：易于通过 Python 进行交互）
  • HyperSizer 还有一个 Python API
  • 安装 Pythonxy ( https://code.google.com/p/pythonxy/ ) 并使用 Spyder Python IDE (包含)
  • CATIA 可以使用 win32com 自动化（快速谷歌搜索如何做到这一点：http ://code.activestate.com/recipes/347243-automate-catia-v5-with-python-and-pywin32/ ）

注意：为了给您某种开发时间框架，您所要求的可能需要至少两周的时间来开发。

我希望这有帮助。

于 2015-08-03T06:20:39.293 回答