Tổng quan về Altair OptiStruct ™

Altair OptiStruct là gì ?

Altair OptiStruct là một giải pháp phân tích kết cấu hiện đại giải quyết các bài toán tuyến tính và phi tuyến dưới tác động của tải trọng tĩnh và tải trọng động. Đây là giải pháp dẫn đầu thị trường thiết kế kết cấu và tối ưu hóa.

Trên nền tảng phương pháp phần tử hữu hạn và động lực học nhiều vật, thông qua các thuật toán phân tích và tối ưu hóa, OptiStruct giúp các nhà thiết kế và kỹ sư nhanh chóng phát triển các thiết kế sáng tạo, gọn nhẹ và có cấu trúc vững chắc.

Tiếp tục kế thừa 20 năm dẫn đầu về công nghệ tối ưu hóa, OptiStruct cho ra các giải pháp tiên tiến trong thiết kế và tối ưu hóa các cấu trúc mạng tinh thể in 3D và vật liệu tiên tiến như composite dạng lớp, theo kịp các xu hướng sản xuất mới nhất như in 3D bên cạnh việc thúc đẩy các xu hướng thiết kế.

OptiStruct được hàng ngàn công ty trên thế giới sử dụng để phân tích và tối ưu về độ cứng vững, độ bền và đặc tính về tiếng ồn, độ rung và độ xóc (NVH) của kết cấu.

OptiStruct xử lý chính xác các vật liệu phi tuyến, các dạng hình học, và liên quan tới các ứng dụng bao gồm mô hình bu lông và vòng đệm, động lực Rotor và phân tích truyền nhiệt.

Ưu điểm của sản phẩm

Chính xác và toàn diện

Mô phỏng không chính xác là mô phỏng không có giá trị. Điều này trở nên quan trọng hơn khi thiết kế được điều khiển và tối ưu hóa dựa trên kết quả mô phỏng. Do đó Altair đã phát triển các giải pháp phân tích chính xác và toàn diện, nắm bắt được ứng xử của sản phẩm mỗi ngày trong môi trường mà chúng được phát triển để tồn tại.

Bộ giải song song hiệu suất cao

OptiStruct là một bộ giải song song có khả năng tận dụng công nghệ phần cứng mới nhất. Thông qua các phương pháp như phân tích miền, OptiStruct có thể được thực hiện các phép tính trên hàng trăm lõi máy tính. Điều này có ý nghĩa to lớn trong kế hoạch phát triển các thiết kế lớn, cho phép kỹ sư có khả năng thực hiện các hoạt động tối ưu hóa ở quy mô lớn, thiết kế độ cứng và độ bền, thực hiện các nghiên cứu thăm dò thiết kế thông qua thí nghiệm thiết kế và những phương thức khác.

Bộ giải phi tính toàn diện

OptiStruct hỗ trợ phân tích tĩnh học và phân tích chuyển tiếp bao hàm các vật liệu phi tuyến phụ thuộc vào nhiệt độ, hình dạng hình học và liên kết. Tải và ma sát có thể là  .Sự mài mòn phần tử, vật liệu siêu đàn hồi, vật liệu do người dùng chọn, và trượt liên tục đều được hỗ trợ. Mô hình bu lông và vật liệu vòng đệm đều được hỗ trợ phân tích. Người ta áp dụng phương pháp phân tích miền để tăng tốc độ phân tích trên nhiều lõi máy tính.

Giải pháp phân tích NVH tiên tiến nhất

OptiStruct hỗ trợ các tính năng tiên tiến nhất và quy trình cần thiết cho việc phân tích độ cứng vững và tác động của tiếng ồn, độ rung, độ xóc và âm thanh. Thông qua các quy trình tiên tiến, việc phân tích đầy đủ các thông số NVH của phương tiện có thể được thực hiện rất nhanh chóng và hiệu quả.

Thiết kế tốt, gọn nhẹ và sáng tạo

Chiến lược sử dụng công nghệ tối ưu thích hợp trong suốt quá trình thiết kế nhằm tối đa khả năng của các nhà thiết kế và kỹ sư để nhanh chóng phát triển các hoạt động thiết kế tốt hơn. Bằng các thuật toán tối ưu hóa nâng cao trong OptiStruct, thông thường hiệu suất tốt hơn đi kèm với việc giảm trọng lượng thông qua việc phát triển một ý tưởng thiết kế sáng tạo.

Giải pháp cho phép tối ưu hóa

Tối ưu hóa! Tối ưu hóa! Tối ưu hóa! Phương thức hiệu quả nhất để đáp ứng các yêu cầu xung đột và thách thức trong thiết kế một cách kịp thời và kinh tế nhất chính là áp dụng tối ưu hóa vào quy trình thiết kế. Mô phỏng cần phải thúc đẩy quy trình thiết kế. Do đó, chiến lược phát triển các giải pháp phân tích tối ưu hóa là một trong những điểm khác biệt nổi bật của OptiStruct, đồng thời trao cho khách hàng công nghệ tốt nhất để phát triển các thiết kế tốt nhất.

20 năm kế thừa Công nghệ Tối ưu hóa Adward-winning

Hơn 20 năm nay, OptiStruct vẫn luôn dẫn đầu về những phát triển mới mẽ và tiên tiến của công nghệ tối ưu hóa. Các công nghệ dẫn đầu thị trường như tối ưu hóa hình học dựa trên ứng suất và độ bền mỏi. Thiết kế hướng cấu trúc cho các mô hình in 3D có kết cấu mạng tinh thể, và các công nghệ thiết kế và tối ưu cấu trúc các lớp composite. OptiStruct cung cấp thư viện đầy đủ nhất về tối ưu hóa và các ràng buộc về sản xuất cho phép sự linh hoạt cần thiết để tạo ra các bài toán về tối ưu hóa.

Tích hợp liền mạch vào các quy trình hiện có

Được tích hợp trong HyperWorks, OptiStruct giúp giảm thiểu chi phí sao với các phần mềm cạnh tranh khác. Hơn nữa, tận dụng các môi trường trước và sau xử lý hiện có với phép phân tích chuẩn hóa cao cấp, tối thiểu OptiStruct có thể được tích hợp liên tục vào các quy trình hiện có dù chỉ một phân đoạn nhỏ.

Tiết kiệm thời gian

Báo lỗi đơn giản và dễ hiểu, kết hợp với việc kiểm tra mô hình nghiêm ngặt góp phần mô phỏng chính xác hơn ứng xử của thiết kế. Điều này giúp dành nhiều thời gian cho công trình hơn thay vì cứ hiệu chỉnh lỗi cho mô hình cũng như lặp lại lỗi mô phỏng.

Dễ học tập

Sử dụng các quy trình phân tích hợp lý và định dạng đầu vào Nastran thông dụng, OptiStruct rất dễ học và đã được tích hợp vào các phương pháp hiện có.

Tiềm năng

Được tích hợp bộ giải quy mô lớn và nhanh chóng Scale Eigenvalue: Bộ giải mã tự động Automated Multi-level Sub-structuring Eigen Solver (AMSES) được tích hợp trong Optistruct có thể nhanh chóng tính được  hàng ngàn chế độ khác nhau với hàng triệu bậc tự do.

Phân tích NVH nâng cao: Optistruct cung cấp các tính năng tiên tiến cho phân tích NVH bao gồm : one-step TPA (Transfer Path Analysis), Powerflow analysis, kỹ thuật giảm mô hình phần tử (CMS and CDS super elements), độ nhạy và các tiêu chuẩn thiết kế (Equivalent Radiated Power) để tối ưu hóa cấu trúc cho  phân tích  tiếng ồn, độ rung, độ xóc  (NVH).

Bộ giải phân tích phi tuyến và độ bền cơ cấu chuyển động mạnh mẽ: OptiStruct đã phát triển hỗ trợ hàng loạt các bài toán phân tích truyền động vật lý, bao gồm các bài toán truyền nhiệt, mô hình bu lông và vòng đệm, vật liệu siêu đàn hồi và các thuật toán liên kết mô hình.

Tạo mô hình thiết kế thử nghiệm

Tối ưu hóa về mặt cấu trúc liên kết – Topology optimization :

Optistruct sử dụng sử dụng công nghệ tối ưu  hóa cấu trúc liên kết để tạo ra các thiết kế mang tính sang tạo. OptiStruct đưa ra các thiết kế tối ưu trong môi trường thiết kế do người dùng xác định  các mục tiêu về hiệu quả hoạt  động và các ràng buộc về mặt sản xuất. Tối  ưu  hóa này có thể có thể áp  dụng  cho  thiết kế dạng 1D, 2D, 3D.

Tối ưu hóa hình học –  Topography optimization :

Đối với các cấu trúc thành mỏng, khuôn dập, khuôn rèn  tính năng tối ưu hóa này thường được sử dụng như các tính  năng tăng cứng cho mô hình, đưa ra các đề xuất thiết kế sáng tạo phù hợp với các yêu cầu cần thực hiện.

Topology Optimization cho in 3D

Tối ưu hóa kích thước tự do – Free-size optimization :

Tối ưu hóa kích thước được sử dụng  rộng rãi trong việc tìm ra sự phân bố độ dày tối ưu trong các chi tiết  kim loại gia công và xác định các lớp tối ưu hóa trong  vật liệu composite. Yếu tố độ dày trên mỗi lớp vật liệu là một biến số thiết kế trong việc tìm ra kích thước tối ưu.

Tùy chỉnh tối ưu hóa  cho thiết kế.

Tối ưu hóa kích thước – Size optimization :

Các thông số tối ưu hóa như đặc  tính vật liệu, kích  thước  mặt cắt ngang và độ  dày có thể được xác định thông qua việc tối ưu hóa kích thước.

Tối ưu hóa hình dạng – Shape optimization :

Viêc tối ưu hóa hình dạng được thực hiện để tinh chỉnh một  thiết kế hiện có thông qua các thông số biên dạng mà người dùng định nghĩa.Các biên dạng được tạo ra bằng cách sử dụng công nghệ morphing có sẵn trong Hypermesh.

Tối ưu hóa hình dạng tự do – Free-shape optimization :

Kỹ thuật độc quyền của Optistruct để tối ưu hóa các hình dạng phi tham số  bằng cách tự động  tạo ra các biến hình dạng và xác định đường bao hình học tối ưu dựa  yêu cầu thiết kế. Điều này giúp người dùng giảm bớt các công việc xác  định biến hình dạng và cho phép linh hoạt hơn trong việc cải tiến thiết kế. Tối ưu hóa hình dạng tự do rất có hiệu quả trong  việc làm giảm sự tập trung ứng suất.

Thiết kế và tối ưu hóa các lớp vật liệu composite:

Quy trình thực hiện trong Optistruct để hỗ trợ việc thiết kế và tối ưu hóa vật liệu composite gồm 3 giai đoạn. Quy trình này dựa vào các đặc tính tự nhiên  của đối tượng  và dễ dàng để mô  hình hóa. Điều này cũng tạo điều kiện cho việc  kết hợp các ràng buộc sản xuất khác nhau trong việc thiết kế các lớp vật liệu composite.Việc áp dụng quy  trình này  tạo ra hình dạng các lớp tối ưu (giai đoạn 1), số lượng lớp tối ưu (giai đoạn 2) và  trình tự xếp chồng tạo lên các lớp tối ưu (giai đoạn 3).

Thiết kế và tối ưu hóa các cấu trúc mạng tinh thể.

Cấu trúc dạng lưới cung cấp nhiều đặc tính mong muốn như trong lượng nhẹ, chịu nhiệt tốt. Điều này cũng được  ứng dụng trong cấy ghép sinh học. Optistruct có một giải pháp duy nhất để thiết kế  cấu trúc lưới như vậy dựa trên  tính năng tối ưu hóa cấu trúc. Sau đó các nghiên cứu để tối ưu hóa kích thước quy mô lớn được thực hiện trên mạng lưới các thanh dầm kết hợp các mục đích thết kế tối ưu về mặt ứng suất, độ uốn, chuyển vị và tần số.

Tính năng nổi bật

1.Phân tích độ cứng, độ bền, tính ổn định

• Phân tích tuyến tính, phi tuyến và phân tích động các cấu trúc liên kết và độ đàn hồi.
• Phân tích chuyển  vị lớn với các mô hình trượt và vật liệu siêu đàn hồi.
• Phân tích uốn.

2.Phân tích tiếng ồn và rung động

• Chế độ phân tích các giá trị thực và các giá trị phức tạp.
• Phân tích đáp ứng tần số
• Phân tích đáp ứng ngẫu nhiên.
• Phân tích đáp ứng quang phổ.
• Phân tích đáp ứng  nhất thời (tại một thời điểm).
• Phân tích ứng lực sử kết quả phân tích phi tuyến cho phân tích uốn, đáp ứng tần số, phân tích nhất thời.
• Chuyển động của Rotor.
• Kết hợp phân tích cấu trúc – lưu chất.
• Bộ giải thuật giá trị riêng của AMSES.
• Bộ giải nhanh FASTFR.
• Phân tích bức xạ âm thanh.

3.Độ bền cơ cấu chuyển động

• Phân tích bu-long dạng 1D, 3D.
• Mô hình vòng đệm.
• Liên kết các phân tử trong mô hình và liên kết các mô hình.
• Phân tích độ dẻo và độ cứng.
• Sự phụ thuộc của nhiệt độ vào thuộc tính của vật liệu.

4.Phân tích truyền nhiệt

• Phân tích tuyến tính, phi tuyến và trạng thái ổn định.
• Phân tích tuyến tính tức thời.
• Kết hợp phân tích cơ học và nhiệt.
• Phân tích ứng suất nhiệt tức thời.
• Phân tích nhiệt dựa trên  điều kiện tiếp xúc.

5.Động học và động lực học

• Phân  tích tĩnh, bán tĩnh và chuyển động.
• Tôi ưu hóa cơ cấu và hệ thống.

6.Tối ưu hóa cấu trúc

• Tối ưu  hóa cấu trúc liên kết, hình dạng và kích thước tự do.
• Tối ưu hóa kích thước, biên dạng và hình dạng tự do.
• Thiết kế và tối ưu hóa các lớp vật liệu composites.
• Phương pháp tải tĩnh tương đường.
• Tối ưu hóa đa mô hình.