基于ANSYS空间网架有限元分析及优化设计(2)

　　4荷载选取

　　在荷载选择方面，在此我们选择一个最常规的荷载模式，就是在永久荷载以及本身自重的作用下，其中忽略了一些次要的荷载。

　　5 ANSYS优化设计介绍

　　ANSYS优化设计大致可分为以下八个步骤：

　　第一步：生成分析文件

　　分析文件的生成是ANSYS优化设计过程的关键部分。ANSYS程序运用分析文件构造循环文件，进行循环分析。在分析文件中模型的建立必须参数化的（通常是优化变量为参数），结果也必须用参数来提取（用于状态变量和目标函数）。生生分析文件主要有以下几个步骤:

　　（1）参数化建立模型。用设计变量作为参数建立模型的工作是在/PREP7中完成的。

　　（2）求解。求解用于定义分析类型和分析选项，施加荷载，指定荷载步，完成有限元计算。分析中所用到的数据都要指出：凝聚法分析中的主自由度，非线性分析中的收敛准则，谐波分析中的频率范围等。载荷和边界条件也可以作为设计变量。

　　（3）参数化提取结果。在本步中，提取结果并赋值给相应的参数。这些参数一般为状态变量和目标函数。提取数据的操作用*GET命令（Utility Menu>Parameters>Get Scalar Data）实现。通常用POST1来完步操作，特别是涉及到数据的存储，加减或其他操作。

　　（4）分析文件准备。

　　第二步：建立优化工程中的参数。

　　这里主要包括一些优化设计变量，优化状态变量以及目标函数的定义

　　第三部：进入OPT，指定分析文件（OPT）

　　第四步：申明优化变量

　　这一步主要指定哪些参数是设计变量，哪些参数是状态变量，哪些参数是目标函数，允许有不超过60个设计变量和不超过100个状态变量，但目标函数只能有一个。每个设计变量和状态变量都可以定义最大值和最小值，以及这些变量的公差，目标函数不需要给定范围。

　　第五步：选择优化工具或优化方法。

　　优化方法主要有：零阶方法、一阶方法、用户提供的优化方法、单步运行、随机摸索法、等步长搜索法、乘子计算法、最优梯度法、用户提供的优化工具。

　　第六步：指定优化循环控制方式

　　每种优化方法和工具都有相应的循环控制参数，比如最大迭代次数等。

　　第七步：进行优化分析

　　在所有的控制选项设定好以后，就可以进行分析了，此时可能需要花去一段时间，如果结果不收敛，程序可能会中断。在此类情况下，可增加优化模型的假设，调节失代次数等来实现。

　　第八步：查看优化设计序列结果

　　主要可以看到各种满足条件的不同的解，以及优化设计变量，优化状态量和目标函数的失代分析曲线。