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GENESIS 结构设计优化
概述
GENESIS是一个全面集成的有限元分析和优化软件。分析功能包括静态(static)、正规模态(normal modes)、直接和模态频率(direct and modal frequency)分析、随机响应分析(random response)、热传递(heat transfer)和系统屈曲分析(system buckling)。
设计优化基于高级近似概念方法,从而快速可靠的获得理想的设计。优化算法使用VR&D的著名优化软件工具DOT和BIGDOT。设计功能包括形状(shape)、尺寸(sizing)、topography、topometry、topology和freeform优化。通常优化过程仅要求不超过十次有限元分析即可获得优化结果。
- 快速,可靠,准确的有限元分析
- GENESIS 只需较少的计算循环即可提供改进的设计
- 设计初期的topology优化
- 详细设计阶段的形状( s h a p e ) ,尺寸(sizing), topography, topometry和freeform优化
- SMS 特征值求解器的求解速度是传统Lanczos方法的2-10倍。SMS能够求解
- 超过2000万自由度的问题
- BIGDOT 可以求解超过300万个设计变量的优化问题。例如BIGDOT被用于求解超过300万个设计变量的topology优化问题。而设计变量的个数还在与日俱增
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功能特色
建模选项
分析
• 线性静态 (Linear static)
• 非线性接触 (Nonlinear contact，GAP elements)
• 惯性释放 (Inertial relief)
• 动态正规模态 (Dynamic normal modes)
• 屈曲 (Buckling)
• 频率响应 (Frequency response)
• 随机响应 (Random response)
• 热传递 (Heat transfer)
•敏感度 (Sensitivity)
设计优化
• 多目标优化和混合优化功能
• Topology， 形状 (shape), 尺寸 (sizing), topography,topometry 和 freeform 优化
快速特征值求解器
GENESIS 的正规模态分析使用SMS快速特征值求解器, 其求解速度是传统 Lanczos 方法的 2-10 倍
建模特征
• 模型的自由度没有固定的限制
• 快速高效的稀疏矩阵优化求解
• SMS, Lanczos, 和 subspace 循环特征值求解器
• 设计敏感度求解采用解析法
• 优化采用先进的近似方法以获得高效率
• Topology 优化在满足重量的约束下生成理想的形状
• 结构设计变量控制形状, 同时也控制零件的尺寸
有限元分析
可靠的有限元库
多种材料属性
• 各向同性 (Isotropic)
• 正交异性 (Orthotropic)
• 各向异性 (General anisotropic)
多种载荷条件
• 点, 压力, 热, 重力和离心静态载荷
• 通过热传递分析获得的热载荷
• 强制 (enforced) 位移和变形
• 强制 (enforced) 温度
• 热流密度 (heat flux) 和对流(convection)
• 点, 压力和重力动态载荷
• Super elements
多种边界条件
• 单个或多点约束
TOPOMETRY设计
Element by element优化
Coarse topometry优化
• 支持成组 (group-by-group) 尺寸 (sizing)优化
• 制 造 (Fabrication) 约束:
- 对称 (Mirror)
- 循环 (Cyclic)
- 挤压 (Extrusion)
Topology设计
自动生成设计变量
强制对称
内置响应
• 重量百分比 (Mass Fraction)
• 应变能 (Strain Energy)
• 位移 (Displacement)
• 速度 (Velocity)
• 加速度 (Acceleration)
• 频率 (Frequency)
• 随机响应 (Random response)
• 屈曲载荷系数 (Buckling load factor)
• 惯性矩 (Moment of Inertia)
• 重心 (Center of Gravity)
目标函数
约束条件
• 任何内置响应
• 多种内置响应的组合
• 用户自定义
• 任何内置响应
• 可制造性约束
• 用户自定义
Isodensity surfaces
• 便于topology 优化结果的可视化
• 用于生成新的有限元模型， 可进一步用于分析或尺寸形状优化
前处理和后处理
Design Studio for GENESIS
Design Studio 是设计驱动的 GENESIS 专用图形化前处理和后处理器。
SHAPE, SIZING, TOPOGRAPHY &FREEFORM设计
集成设计
• 元件尺寸
• 网格点位置
设计变量关联
线性或非线性
半自动basis shapes和grid perturbations
• 简化形状优化的输入
• DOMAIN 单元 定义整个模型的 perturbations
• 自然基向量 (Natural basis vectors)
自动生成rib patterns
Beam和plate单元库
• 设计变量与元件尺寸直接关联， 不仅仅是截面属性
• 内置 beam 截面: Square, Rail, I-beam,Circle, Tee, Angle, Spar, Tube, Box &Rectangle
• 内置plate 模型: Solid, Sandwich 和 Two thickness sandwich
自定义截面类型
• 支持设计变量和截面属性的非线性关联
• 支持用户外部自定义
多种用户可选择的响应
• 内置响应: 应力, 应变, 应变能, 力, 屈曲载荷系数, 固有频率, 特征向量, 位移, 速度, 加速度, 随机响应, 温度, 距离, 长度, 面积, 体积,角度, 重量, 和惯性
• 用户自定义响应: 用户自定义方程或外部程序
• 与GENESIS连接的外部程序
多种目标函数
• 最大或最小化任何响应
• 给定的响应与目标值的匹配
约束可加在任何响应上
自动生成应力约束
频率和特征向量约束的自动模式跟踪
自动网格光顺
Stress ratio选项
