AI+ANSYS Workbench结构智能优化与可靠性设计方法及工程实训 !

模块

课程受益

主要内容

模块一

概述

了解ANSYS Design Exploration

计算模块

1、结构优化概述

2、优化设计术语

3、ANSYS Workbench优化工具-Design Exploration综述

4、Design Exploration特征 

5、Design Exploration各功能模块简介

6、结构优化设计的计算流程 

7、参数化建模技术  

实例-1:采用ANSYS Workbench优化技术计算函数最优值

模块二

参数相关性分析技术（Workbench操作平台）

掌握参数关联性

研究方法

1、参数相关性分析的目的

2、采样

3、相关系数公式

4、相关性过滤结果

5、相关性过滤设置

6、相关矩阵和相关矩阵图

7、确定性矩阵和确定性矩阵图

8、相关散点图 

9、其他图

工程实例-1:悬臂梁的设计参数关联性研究

模块三

DOE实验设计方法（Workbench操作平台）

掌握载DOE的

计算方法

1、DOE的目的及算法简介

2、CCD抽样

3、Box-Behnken Design抽样

4、Latin Hypercube Sampling Design抽样

5、Optimal Space Filling抽样

6、Custom / Custom + Sampling抽样

7、Sparse Grid Initialization抽样

8、其他设置

工程实例-1:连接杆结构的DOE实验设计

模块四

响应面构造技术与响应面优化（Workbench操作平台）

掌握载响应面的计算方法和技巧

1、响应面技术术语及目的

2、Standard Response Surface响应面

3、Kriging响应面

4、Non-parametric Regression响应面

5、Neural Network响应面 

6、Sparse Grid响应面

7、拟合数据表 

8、验证点的设置

9、响应面的计算结果10、响应面优化方法

工程实例-1:吊钩结构的响应面优化计算

模块五

直接优化技术（Workbench操作平台）

掌握各类优化算法计算原理和直接优化计算技巧

1、概述

2、结构优化数学模型

3、灵敏度分析技术 

4、扫描法（Screening）原理

5、多目标遗传算法(MGA)原理

6、非线性拉格朗日法（NLPQL）原理

7、混合整数算法（MISQP）原理

8、Adaptive Single-Objective原理

9、Adaptive Multiple-Objective原理

10、目标函数、设计变量和状态变量的设置技巧

11、等式约束条件的定义方法

12、后处理技术

工程实例-1:法兰连接结构轻量化设计

模块六

APDL与Workbench联合优化技术

掌握APDL与Workbench联合优化仿真技巧

1、APDL与Workbench联合优化的目的

2、APDL与联合优化设计的分析系统

3、APDL与Workbench 联合优化设计的计算流程

工程实例-1:十杆桁架结构轻量化设计与验证（国际著名考题）

模块七

结构拓扑优化设计（Workbench操作平台）

掌握结构拓扑优化设计的计算技巧

1、结构拓扑优化设计简介

2、结构拓扑优化设计的基本原理

3、结构拓扑优化设计的基本步骤

4、拓扑优化计算设置5、优化计算结果的评估 

工程实例-1:由三维圆盘获得最优车毂的拓扑优化设计

模块八

基于深度学习算法的结构AI优化设计（Workbench-optiSLang操作平台）

掌握结构AI优化设计的计算技巧

1、optiSLang优化算法简介

2、optiSLang深度学习算法原理

3、optiSLang结构AI优化设计的基本步骤

4、optiSLang深度学习算法优化计算设置

5、optiSLang优化结果评估

工程实例-1:基于深度学习AI算法的复合材料结构优化设计

模块九

工程多目标优化设计（Workbench操作平台）

掌握多目标优化

设计计算技巧

1、多目标优化简介

2、多目标优化的数学模型

3、多目标优化解的形式

4、Workbench 多目标优化的基本流程与实现

5、优化计算结果的评估 

工程实例-1:混合器热冷空气混合的温耗和压降多目标优化

模块十

工程多工况优化设计（Workbench操作平台）

掌握结构多工况优化设计的计算技巧

1、多工况优化设计的目的

2、结构多工况优化设计的计算流程

3、多工况优化的Workbench 实现技术

4、多工况优化的Workbench 计算设置

5、优化计算结果的评估 

工程实例-1:多工况下十杆桁架结构轻量化设计与验证（国际著名考题）

模块十一

结构动力优化（Workbench操作平台）

掌握结构动力优化的求解流程及技巧

1、结构动力优化的目的

2、结构动力优化原理

3、结构模态计算技术 

4、结构动力优化的分析系统

5、结构动力优化的计算设置

6、优化计算结果的评估 

工程实例-1:阶梯轴结构的振动频率优化计算

工程实例-2:通过动力优化设计提高旋转机械的临界转速

模块十二

基于优化技术巧解复杂结构稳定性（屈曲）问题（Workbench操作平台）

掌握优化技术求解屈曲问题的技巧

1、结构屈曲简介

2、结构屈曲计算原理

3、优化方法求解屈曲问题的基本思想与计算流程

4、优化方法求解屈曲问题的设置技巧

5、屈曲优化计算结果的评估 

工程实例-1:采用优化方法进行考虑重力影响的压力容器屈曲稳定性分析

模块十三

基于优化进行参数反演计算-以最优过盈量的计算为例

掌握优化技术进行参数反演的技巧

1、过盈原理

2、过盈的ANSYS计算原理

3、设计过盈值的有限元精准实现

工程实例-1:轴过盈装配效果的精准模拟

模块十四

结构抗疲劳优化设计（Workbench操作平台）

掌握结构抗疲劳优化设计的基本原理与实现方法

1、结构抗疲劳优化设计简介 

2、结构疲劳计算

3、结构抗疲劳优化设计的基本原理

4、结构抗疲劳优化设计的基本步骤

5、结构抗疲劳优化计算的操作设置

6、优化计算结果的评估 

工程实例-1：承受交变弯矩作用的矩形板的抗疲劳优化计算

模块十五

多场耦合结构的优化设计（Workbench操作平台）

掌握多场耦合

结构的优化设计

的基本原理与

实现方法

1、 概述与优化目的

2、多场耦合结构优化设计的基本原理

3、多场耦合结构优化设计的基本步骤

4、多场耦合结构优化计算的操作设置

5、优化计算结果的评估 

工程实例-1：多场耦合作用下金属块的热应力和变形优化设计

模块十六

结构可靠性设计

掌握PDS实现技术

1、结构可靠度基本理论

2、基于有限元的概率设计(PDS)技术

3、PDS分析基本流程

4、PDS中的参数分布函数及其选用

5、PDS的Monte Carlo法

6、PDS的响应面法

7、PDS计算过程与计算设置详解 

8、计算结果的评估 

工程实例-1：大型LNG储罐可靠性评估及参数敏感性分析

模块十七

结构计算和分析的AI有限元方法（Workbench操作平台）

掌握结构AI分析模型的创建与应用

1、概述2、AI模型的数学原理

3、AI模型的计算平台与分析系统搭建

4、AI计算插件及安装

5、数据样本的生成方法和实现技术

6、训练样本的选择及AI模型训练

7、测试样本的选择与AI模型的测试

8、AI模型的精度验证与误差分析

9、AI模型的确认、生成和保存

10、AI模型的启动与运行方法

11、AI模型计算结果云图的显示和输出

工程实例-1：基于AI模型的三通管道传热和热变形热应力计算与计算结果云图的显示技术展示

备注

1、学员需自备电脑一台，提前安装Ansys2020R2及以上版本软件。