地下结构优化方法-地下结构最优化方法

5.2.2.1　优化流程

先试算ABAQUS初始结构模型，以确认边界条件、结果是否合适，设置优化设计流程如下：

1）创建优化任务；

2）创建设计响应；

3）应用设计响应创建目标函数；

4）应用设计响应创建约束；

5）创建几何限制；

6）创建停止条件；

7）创建优化进程，并提交分析；

8）执行ABAQUS/standard分析；

9）达到设定的停止条件。

5.2.2.2　设计响应设置

设计响应是从特定的结构分析结果中读取的唯一标量值，随后能够被目标函数和约束引用。要实现设计变量唯一标量值，必须在优化模块中特别运算，比如体积的运算只能是总和，对区域的运算只能是最大值。

1）最大值或最小值：寻找出选定区域内的节点响应值的最大/最小值，但对应力、接触应力和应变只能是最大值。

2）总和：对选定区域内节点的响应值做总和。ABAQUS优化模块仅允许对体积、质量、惯性矩和重做总和运算。

此外，可以定义基于另一个设计响应的响应，也可以定义由几个响应经数学运算而成的组合响应。比如，已分别对两个节点定义了两个位移响应，可以再定义两个位移响应的差作为组合响应。

5.2.2.3　目标函数设置(www.xing528.com)

目标函数是在优化问题中描述优化目标，其实通过对一组设计响应公式运算得到的唯一标量值，例如设计响应为材料最少，目标函数可以定义成最小化设计响应总和。

5.2.2.4　约束设置

约束是优化问题中各参数受到的限制，其是对优化加强限制以获得合适的设计。在优化过程分析中，可以通过约束减少优化方案的尝试，提高优化速率，并获得合适的优化结果。

5.2.2.5　几何限制

1.几何限制是对设计参数直接施加约束。一般会使用到设计限制和制造限制。

1）冻结区域

特别定义一个区域，使其从优化区域中排除，优化不修改冻结区域内的模型。对加载有预定义条件的区域都必须冻结，为简化操作，ABAQUS优化模块能够自动冻结具有预定义条件和加载的区域。

2）最大/最小无条件尺寸

针对一些设计，不能有太薄的元件，以免加工困难。而针对类似铸造件，又不能有过厚的元件。一旦设计定了尺寸限制，优化试件会增加很多，所以，如无必要不要使用此限制。

3）设定对称结构，能够加速优化，比如施加轴对称和平面对称、点对称和旋转对称、循环对称等。

2.制造上的限制

制造上的限制主要是为了满足可注塑性和可冲压性。

1）可注塑性/可锻造性

为满足可注塑性，要阻止优化模块优化模块含有空洞和负角。

2）可冲压性

考虑冲压的特殊性，在优化时，如果删除了一个单元，也需要把其上下单元一起删除。