某電子產(chǎn)品結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計----ISIGHT二次開發(fā)案例

2016-10-24 by:CAE仿真在線來源:互聯(lián)網(wǎng)

一. 背景介紹

?針對電子設(shè)備小型化,輕量化的設(shè)計要求,傳統(tǒng)的串行設(shè)計思路沒有考慮到各個學(xué)科之間的相互耦合而產(chǎn)生的協(xié)同效應(yīng),只能獲得局部最優(yōu)解,很有可能失

去全局最優(yōu)解,而且設(shè)計周期長、成本高。

?多學(xué)科設(shè)計優(yōu)化MDO正是針對這一問題提出的新研究領(lǐng)域,可對產(chǎn)品的整體性能起到極大地促進(jìn)作用。

?在此基礎(chǔ)上,我們通過isight/abaqus的API接口,對本項目進(jìn)行了定制化開發(fā),實現(xiàn)電子散熱板設(shè)計-仿真-優(yōu)化-優(yōu)化結(jié)果報告的自動化執(zhí)行。

?極大縮短了產(chǎn)品的設(shè)計研發(fā)周期,對產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計工作具有很好的指導(dǎo)意義。

二. 問題描述

該型號電子設(shè)備工況環(huán)境惡劣,收到的振動沖擊較大;為避免共振,設(shè)備的固有頻率應(yīng)避開振動激勵的頻率,兩者比值應(yīng)大于2.5;同時由于元器件的溫度過高會導(dǎo)致熱失效,該設(shè)備對散熱要求比較高。本項目圍繞該部件振動和散熱性能來展開。

部件中各個元器件的布局固定,整體性能的提高依賴部件的結(jié)構(gòu),三要素如下:

1. 設(shè)計變量

散熱肋片數(shù)量

散熱肋片高度

散熱肋片厚度

散熱肋片長度

熱擴(kuò)展面厚度

熱沉基座厚度

2. 約束

Mass

3. 設(shè)計目標(biāo)

溫度

第一節(jié)固有頻率

設(shè)計變量

約束

Mass ≦ 0.5 kg

優(yōu)化目標(biāo)

MinTemperature = f(x) ≦ 60 ℃

MaxFirstFreq = g(x) ≦ 40 Hz

三. 整體開發(fā)架構(gòu)

四. 優(yōu)化設(shè)計流程

五. 優(yōu)化算法

由于設(shè)計變量和優(yōu)化目標(biāo)之間呈高度的非線性關(guān)系,此次選用SQP(序列二次規(guī)劃算法)進(jìn)行優(yōu)化。

SQP是一種基于梯度優(yōu)化算法,被公認(rèn)為求解非線性規(guī)劃問題的最優(yōu)秀算法之一。

六. 自動創(chuàng)建的優(yōu)化模型截圖

七. 生成報告截圖

八. 總結(jié)

1. 模型構(gòu)型均屬于標(biāo)準(zhǔn)形狀,且裝配件較少,通過ABAQUS開放的API接口,可方便實現(xiàn)參數(shù)建模及仿真自動化。

2. 優(yōu)化模型的創(chuàng)建通過ISIGHT開放的API接口實現(xiàn),設(shè)計變量及優(yōu)化目標(biāo)個數(shù)較少,優(yōu)化算法以確定并驗證通過,可實現(xiàn)全自動建模-仿真-優(yōu)化-報告輸出。

3. 該項目屬于isight-application類型開發(fā),程序運(yùn)行是以后臺調(diào)用的方式實現(xiàn);后續(xù)項目中,如果客戶要求,可以程序執(zhí)行過程以信息輸出的方式(DOS窗口輸出/生成log文件等)進(jìn)行實施顯示,方便客戶查看程序運(yùn)行過程。

4. 對于不能實現(xiàn)參數(shù)化建模的項目,需借助模型模板庫和其他軟件工具(ANSAMORPH)輔助實現(xiàn)。

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