isight参数优化理论与实例详解.pdf

发布时间：2022-05-29 发布人：admin 分类：说明书资料大小：13.24M 资料格式：pdf 举报版权申诉

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前言  Isight 5.5 简介笔者自 2000 年开始接触并采用 Isight 软件开展多学科设计优化工作，经过 12 年的发展，我们欣喜地看到优化技术已经深深扎根到众多行业，帮助越来越多的中国企业提高产品性能和品质、降低成本和能耗，取得了可观的经济效益和社会效益。作为工程优化技术的优秀代表，Isight 5.5 软件由法国 Dassault/Simulia 公司出品，能够帮助设计人员、仿真人员完成从简单的零部件参数分析到复杂系统多学科设计优化（MDO, Multi-Disciplinary Design Optimization）工作。Isight 将四大数学算法（试验设计、近似建模、探索优化和质量设计）融为有机整体，能够让计算机自动化、智能化地驱动数字样机的设计过程，更快、更好、更省地实现产品设计。毫无疑问，以 Isight 为代表的优化技术必将为中国经济从“中国制造”到“中国创造”的转型做出应有的贡献！  本书指南 Isight 功能强大，内容丰富。本书力求通过循序渐进，图文并茂的方式使读者能以最快的速度理解和掌握基本概念和操作方法，同时提高工程应用的实践水平。全书共分十五章，第 1 章至第 7 章为入门篇，介绍 Isight 的界面、集成、试验设计、数值和全局优化算法；第 8 章至第 13 章为提高篇，全面介绍近似建模、组合优化策略、多目标优化、蒙特卡洛模拟、田口稳健设计和 6Sigma 品质设计方法 DFSS（Design For 6Sigma）的相关知识。  本书约定在本书中，【AA】表示菜单、按钮、文本框、对话框。如果没有特殊说明，则“单击” 都表示用鼠标左键单击，“双击”表示用鼠标左键双击。在本书中，有许多“ 提示”和“ 试一试”，用于强调重点和给予读者练习的机会，用户最好详细阅读并亲身实践。 I.

本书内容循序渐进，图文并茂，实用性强。适合于企业和院校从事产品设计、仿真分析和优化的读者使用。在本书出版过程中，得到了 Isight 发明人唐兆成（Siu Tong）博士、Dassault/Simulia（中国）公司负责人白锐、陈明伟先生的大力支持，工程师张伟、李保国、崔杏圆、杨浩强、周培筠、侯英华、庞宝强、胡月圆、邹波等参与撰写，李鸽、杨新龙也为本书提供了宝贵的建议和意见，在此向所有关心和支持本书出版的人士表示感谢。由于作者才疏学浅，错误疏漏之处在所难免，希望读者朋友们指正。

前言入门篇 1 1 第 1 章初识 Isight ................................................................................................ 2 本章要点 .............................................................................................................. 2 1.1 Isight 起源和发展 ........................................................................................... 3 1.2 主要功能 ....................................................................................................... 5 1.3 模块构成 ....................................................................................................... 7 1.4 安装要求 ....................................................................................................... 8 1.5 在 Windows 上安装 Isight ............................................................................ 9 1.6 在 Unix/Linux 上安装 Isight ........................................................................ 16 1.7 运行主界面 ................................................................................................. 19 第 2 章应用程序集成 ....................................................................................... 22 本章要点 ............................................................................................................ 22 2.1 组件库（Component Library） .................................................................. 23 2.2 Calculator 公式组件 ..................................................................................... 24 2.3 Excel 组件 ..................................................................................................... 26 2.4 DataExchanger 文本读写组件 ..................................................................... 29 2.5 OS Command 命令行组件 ........................................................................... 41 2.6 Simcode 程序集成组件 ................................................................................ 46 2.7 Script 脚本组件 ............................................................................................ 54 2.8 Matlab 组件 .................................................................................................. 58 2.9 Abaqus 有限元分析过程集成 ..................................................................... 64 2.10 Patran 有限元前处理集成 ......................................................................... 66 2.11 Sculptor/Fluent 形状变形和流体仿真集成 .............................................. 70 2.12 Adams Car 车辆动力学仿真集成 .............................................................. 76 2.13 附录：常用商业 CAD/CAE 程序集成方法 ............................................... 81 第 3 章工作流和数据映射 ............................................................................... 87 本章要点 ............................................................................................................ 87 3.1 Sim‐flow 工作流 ........................................................................................... 87 3.2 Loop 循环控制 ............................................................................................. 89 3.3 Condition 条件控制 ...................................................................................... 90 i

3.4 组件发布和重用 .......................................................................................... 91 3.5 Parameter 参数控制 .................................................................................... 92 3.6 Mapping 参数映射 ....................................................................................... 94 3.7 Dataflow 数据流 ........................................................................................... 96 3.8 File Parameter 文件参数 .............................................................................. 97 3.9 设置模型本地运行目录{rundir} ............................................................... 102 3.10 模型检查功能.......................................................................................... 104 3.11 练习 .......................................................................................................... 104 第 4 章试验设计 ............................................................................................. 115 本章要点........................................................................................................... 115 4.1 基本概念 ................................................................................................... 115 4.2 算法介绍 ................................................................................................... 117 4.3 结果分析 ................................................................................................... 128 4.4 DOE 组件操作 ............................................................................................. 135 4.5 练习与指导................................................................................................ 138 第 5 章数值优化算法 ..................................................................................... 154 本章要点........................................................................................................... 154 5.1 基本概念 ................................................................................................... 154 5.2 MMFD 算法 ................................................................................................ 159 5.3 LSGRG 算法 ................................................................................................. 161 5.4 NLPQL 算法 ................................................................................................. 163 5.5 MOST 算法 .................................................................................................. 166 5.6 MISQP 算法 ................................................................................................. 167 5.7 练习 168 第 6 章直接搜索方法 ..................................................................................... 175 本章要点........................................................................................................... 175 6.1 基本概念 ................................................................................................... 175 6.2 Hooke‐Jeeves 算法 ..................................................................................... 176 6.3 Downhill Simplex 算法 ................................................................................ 180 6.4 练习 ......................................................................................................... 182 第 7 章全局探索法 ......................................................................................... 187 ii

提高篇第 8 章本章要点 .......................................................................................................... 187 7.1 基本概念 ................................................................................................... 187 7.2 MIGA 算法 .................................................................................................. 188 7.3 ASA 算法 ..................................................................................................... 193 7.4 PSO 算法 ..................................................................................................... 196 7.5 Pointer 算法 ............................................................................................... 200 7.6 练习 201 205 近似建模 .......................................................................................................... 206 本章要点 .......................................................................................................... 206 8.1 基本概念 ................................................................................................. 206 8.2 响应面(RSM)模型 ...................................................................................... 208 8.3 神经网络(RBF/EBF) 模型 ....................................................................... 211 8.4 Chebyshev/正交多项式模型 ..................................................................... 212 8.5 克里格(Kriging)模型 .................................................................................. 213 8.6 练习与指导 ............................................................................................. 215 第 9 章组合优化策略 ..................................................................................... 230 本章要点 .......................................................................................................... 230 9.1 Task Plan 组件和 Exploration 组件 ......................................................... 230 9.2 DOE 抽样与数值优化混合策略（Task Plan 组件） ............................. 233 9.3 全局优化和数值优化组合（Task Plan 组件） ..................................... 239 9.4 基于近似模型更新的全局优化(Exploration 组件) ................................ 243 9.5 基于 Pointer‐2 智能算法的策略（Exploration 组件） ....................... 248 第 10 章多目标优化 ......................................................................................... 253 本章要点 .......................................................................................................... 253 10.1 基本概念 ................................................................................................. 253 10.2 归一化（scalar）方法 ............................................................................ 262 10.3 练习 ......................................................................................................... 266 第 11 章蒙特卡罗模拟（MCS） ...................................................................... 271 本章要点 .......................................................................................................... 271 11.1 基本概念 ............................................................................................... 271 iii

11.2 算法介绍 ............................................................................................... 274 11.3 算法配置 .................................................................................................. 276 11.4 练习 ......................................................................................................... 278 第 12 章田口稳健性设计（Taguchi Robust Design） .................................... 284 本章要点........................................................................................................... 284 12.1 基本概念 ................................................................................................. 284 12.2 算法介绍 ................................................................................................. 288 12.3 练习与指导 ............................................................................................. 292 第 13 章 6Sigma 品质设计（DFSS） ................................................................ 299 本章要点........................................................................................................... 299 13.1 基本概念 ............................................................................................... 299 13.2 算法介绍 .................................................................................................. 302 13.3 练习 ......................................................................................................... 306 iv

入门篇 1

本章要点 Isight 5.5 参数优化技术入门与提高第1章初识 Isight 起源于 GE 的 Isight 是功能强大的计算机辅助优化（CAO, Computer Aided Optimization）平台，广泛应用于航空、航天、汽车、船舶、电子领域的零部件、子系统参数优化乃至复杂产品多学科设计优化（MDO, Multi-Disciplinary Design Optimization）领域之中。用户可以通过 Isight 集成和管理复杂的仿真流程，运用多种优化算法自动探索得到优化方案，缩短产品研制周期，降低研发成本。本章具体包括以下内容：  计算机辅助优化（CAO）和多学科设计优化（MDO）  Isight 起源和发展  主要功能  模块构成  安装要求  安装及许可（license）配置  认识 Isight 两大门户 Design Gateway 和 Runtime Gateway 计算机辅助优化（CAO）和多学科设计优化（MDO）自从上世纪 80 年代以来，从系统工程角度将“计算机辅助设计优化技术”（Computer Aided Optimization，简称 CAO）应用于复杂产品研发成为新的趋势。“计算机辅助设计优化”初期被称为“过程集成和设计优化”（PIDO，Process Integration & Design Optimization），是继计算机辅助设计（CAD），计算机辅助工程（CAE）之后的又一大技术进步，是一种通过综合使用数值仿真技术、优化技术、统计技术、计算机技术和网络技术，实现产品性能和品质改进的方法。 CAO 技术也是推动多学科设计优化（MDO, Multi-Disciplinary Desgin Optimization）理论和应用发展的支撑技术。国外先进武器制造商和国防机构（如：洛克-马丁、NASA、波 2

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