HyperWorks进阶教程：OptiStruct发展历史及功能、特点介绍

OptiStruct发展历史

从1992年发布到现在，经过了近30年的研发改进和各大应用领域的实践考验，已经成为功能非常强大、稳定的具备全面求解及优化功能的有限元软件。OptiStruct初期研发的出发点是结构有限元的优化技术，而结构求解器是优化的基础。

1992年Altair与Kikuchi合作进行拓扑优化技术(最早的SIMP方法)的软件开发，并发布了商业版。1994年Altair发布OptiStmetV1.0，在之后的10年里，0pliSincl相继发布了五个版本，结构求解器主要集中在线性求解(如线性静力学分析、模态分析、惯性释放分析)上，基于结构分析开发了拓扑优化、尺寸优化、形貌优化、形状优化等，并成功运用到了福特、通用汽车的开发中。

在第二个10年里，OptiStruct的开发集中在响应谐分析、复模态分析、频响分析、屈曲分析、随机振动分析、超单元及线性瞬态分析等。结构求解器的增强大大扩充了OptiStruct的优化功能，也一举奠定了OptiStruct在结构优化领域的领导地位。

之后，OptiStruct又大力发展非线性分析、转子动力学、复合材料、热传导、疲劳、多物理场增材制造等相关领域，求解器功能涉及各个领域，功能更全面、更强大。

OptiStruct优化功能在更强劲的结构求解器的带动下如虎添翼，除了解决一些常规问题外，又成功挑战了一些前沿工程问题，比如非线性优化、格栅优化等。

软件功能快速开发来源于客户需求，OptiStruct近年来的快速发展也从侧面反映出它被工业界广泛接受，充分运用于各行各业。

1.4 OptiStruct 功能介绍及特点

OptiStruct可用于静态和动态载荷条件下的线性和非线性结构问题，包括时域及频域范围内的求解。作为结构设计和优化技术的领导者，OptiStruct帮助设计者和工程师分析和优化结构的强度、刚度、耐久性和NVH(噪声、振动和舒适度)特性，并快速研发出轻量化、具有创新性、性能良好的结构。

OptiStruct具备完整的结构分析方案，具体如下。

l线性准静态、线性屈曲、惯性释放分析。

l材料非线性分析，包括弹塑性、超弹性、黏弹性等。

l几何非线性分析，包括跟随力、后屈曲分析等。

l接触非线性分析，包括螺栓预紧、过盈配合、大滑移、小滑移等。线性及非线性瞬态和稳态传热分析。

l线性及非线性热应力分析。

l正则模态/复模态分析(可带预应力)。

l频率响应分析(模态法、直接法)。

l瞬态响应分析(模态法、直接法和傅里叶变换法)。

lNVH 分析(包括流固耦合)。

l谱分析(随机谱、响应谱)。

l疲劳分析。

l超单元。

l复合材料分析。

l转子动力学分析等

OptiStruct拥有自动化多级子结构特征值求解器(AMSES)，可以在不到一小时内计算出百万量级自由度模型的成千上万阶模态。OptiStruct提供了NVH分析中独具特色的先进功能，包括一步法传递路径(TPA)技术、模型减缩技术、设计灵敏度和等效辐射功率(ERP)响应等;提供了全面的非线性分析功能，包括非线性热传导分析，双向耦合的热接触、热应力分析，几何非线性分析材料非线性分析，接触非线性分析，非线性动力学及静力学分析，非线性分析连续工况，非线性分析重启动功能等。

OptiStnuct具备完整的结构优化分析方案，具体如下。拓扑优化。

l形貌优化。

l尺寸优化。

l形状优化。

l自由尺寸优化。

l自由形状优化。

这些方法可以对静力、模态、屈曲、频响等分析过程进行优化，其稳健、高效的优化算法允许在模型中定义上百万个设计变量，支持常见的结构响应，包括位移、速度、加速度、应力、应特征值、屈曲载荷因子、结构柔度，以及各响应量的组合等。此外，0puSinuct提供了丰窗的参数设置，包括优化求解参数和制造加工工艺参数等，以方便用户对整个优化过程进行控制，确保优化结果便于加工制造，提供具有工程实用价值的结构设计。

1.5 OptiStruct主要应用行业

OptiStruct在工业界得到了广泛的认可，能够无缝连接HyperMesh 前处理软件，正在为众多行业提供高效的结构分析与优化技术。0puSuucl已广泛应用于国内外各行各业，包括汽车、消费电子航空航天、土建、水利、核工业、船舶、国防等，部分用户如图 1-2 所示。

本篇内容取自HyperWorks进阶教程系列的《OptiStruct结构分析与工程应用》，版权归原作者所有，如有侵犯您的权益，请及时联系我们，我们将立即删除。