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Altair OptiStruct 有限元素分析及結構最佳化設計軟體

Altair Engineering 的最佳設計軟體 OptiStruct，能對已有的產品壁厚和截面特性等進行尺寸最佳化，對產品的長度、高度、半
徑等外形進行形狀最佳化，以及創造產品形狀之 topology 最佳化，還能求出高精度的最佳解。
此外，使用最佳化演算法在產生複雜的模型、考慮製造的限制條件、有限元素分析的使用，以及許多必要的周邊技術上。
OptiStruct 具有高效的有限元素分析功能，自動產生使形狀最佳化的基礎向量功能，由 topology 最佳化結果產生有限元素的功能，自動產生報告功能等等，設計人員能依實際工作程度靈活運用最佳化的眾多周邊技術。

最佳化設計整合解決方案

Optimization

4 種最佳化功能
‧topology 最佳化 ‧形狀最佳化 ‧topography最佳化 ‧尺寸最佳化
最佳化技巧的組合
上述4種最佳化功能可根據問題的情況，單獨或是以任意組合同時使用。因此能同時處理不同設計變數、對設計展開自由度，並且尋求高精度的最佳解。
HyperWorks完整支援
OptiStruct 在 HyperWorks 提供的 CAE 環境下啟動。所有輸入數據都能以HyperMesh產生，分析的結果可以用視覺化工具 HyperView 以及HyperView Player 觀看。
靈活設定目標函數與限制條件
OptiStruct 能把下列各種響應作為目標函數或限制條件使用，靈活地設定最佳化問題。

按照使用者定義的最佳設計條件，使用者對初始設計的模型形狀逐步地改變，以求出最佳結構形狀。例如找出圓孔的半徑、位置等最佳尺寸就是形狀最佳化。此外，最佳化也能應用在不能以參數表現形狀變化的任意外形上。
形狀最佳化是將有限元素模型的節點座標值作為設計參數來使用，當決定某個節點的移動量時，其他節點的移動量會由此節點的從屬關係來決定，這就是形狀基礎向量，最佳化的形狀會以數個形狀基礎向量的分量組合表現。

尺寸最佳化將有限元素的壁厚、截面形狀等元素特性當作設計變數，在不斷改變設計變數的過程中分析敏感度的資訊，直到最後收斂至滿足使用者定義設計要求之最佳值。

複合積層材料最佳化
對於複合積層材料，可以採用 PCOMP特性進行尺寸最佳化。複合積層材料的最佳化，使用積層板厚度以及積層角度作為設計變數。此外，合成應力、變形等可以在最佳化問題中當作結構響應。

Topology 最佳化是求出如何配置空間中各部位的材料，使之成為最佳的結構(例如剛性最大的結構)。也就是計算此空間各部分所需要的材料分佈。

Topology 最佳化考慮在各個有限元素假設的長方體空孔，把這些尺寸當作適當的設計參數，在重複計算最佳化的過程讓各元素的密度在結構內逐步地偏移，將材料存在與不存在的部分表現出來 OptiStruct 的 topology 最佳化能避開結構內的空洞，產生可鑄造的結構之限制條件，並提供獲得對稱性結果之限制條件。

擠壓成形製造限制沿著指定的曲線不改變截面形狀產生最佳形狀的功能。利用這項功能不但可以對樹脂和鋁材等擠壓成形最佳化，還能做最佳化的配置，例如找出溝槽內部放置肋條的最佳位置。
金屬模型拔模方向控制使用 OptiStruct 做 topology 最佳化設定數據的時候，能指定鑄造時模型的拔模方向。這個功能會使結構內部再度產生空孔以防止突懸(overhang)，並能創造出考慮製程下金屬成形最佳的產品形狀，提供更實用的設計方案。
產生對稱結構功能對材料強制產生對稱性配置的功能。即使非對稱負載也能產生對稱的最佳形狀。用 OSSmooth 重新產生 topology最佳化形狀為了正確地測量考慮 topology 最佳化的結果來設計模型結構行為，必須從模型去除某個密度值以下的元素，以確保材料模型刪減有限元素後進行分析的結果。 OptiStruct 使用 HyperMesh內的OSSmooth功能，使用者能指定等密度面上三角形有限元素的值，也能在 IGES 表面自動產生三角形的有限元素模型。
	最小零件尺寸控制進行 topology 最佳化時，實際上會抑制產生細小的零件。所以更能夠清楚地知道如肋條應該產生的配置。

Topography 最佳化

Topography

Topography 最佳化的目的是讓結構物產生 bead pattern 來滿足最佳設計的條件。所謂的 bead pattern 即為板結構上的「凹凸」。即使在壁厚固定的情況下，也會因為使用這種凹凸使得相同壁厚的平板之剛性提升。由於產生 bead pattern 看起來與地形圖(topography)相似，此一最佳化技巧便以象徵地形的 topography 為名。
Topography 最佳化是形狀最佳化的功能之一，產生必要的形狀基礎向量後就會完全自動地產生 bead pattern，使得形狀最佳化可以非常容易完成。

安全帶捲收裝置實例

類型編組
Topography 最佳化針對產生的 bead pattern 分組，能根據使用者的需要產生 bead pattern。但是在製造階段，會抑制這些在模型周圍產生的 bead pattern 使其消失。

壓力容器實例

使用topography 最佳化功能產生最佳的bead pattern，強度比原來設計的壓力容器高，且節省產品開發的成本。