SIMPACK與iSIGHT聯合進行優化分析

2016-10-24 by:CAE仿真在線來源:互聯網

GET集團工程仿真中心張志華

摘要:隨著各個軟件以及各個學科之間融合程度的不斷深化,越來越多的仿真分析工作不是在一個軟件里能夠完成的,因為每一個軟件都有自己所擅長分析的學科或者領域。因此,使用不同的軟件進行聯合分析成為越來越多的使用者的選擇。在動力學分析領域,SIMPACK作為專家級的動力學仿真軟件,在國內的應用越來越廣泛。而在多學科優化領域,iSIGHT堪稱拳頭級產品。因此,怎樣實現SIMPACK與iSIGHT的聯合分析,使兩個軟件發揮自己獨特的優勢成為越來越多的人感興趣的話題。本文以一個動力學里簡單的彈簧振子模型向大家描述如何實現SIMPACK與iSIGHT的聯合優化。

一、iSIGHT的先決條件

iSIGHT軟件作為一個多學科優化的平臺性軟件,其與眾多的軟件有著非常良好的接口。但是從實際應用的角度來說,不管想與iSIGHT聯合的軟件與iSIGHT有沒有接口,只要滿足三個條件均可實現與iSIGHT的聯合:

模型文件可讀或者可以控制模型文件的某些文件可讀;這樣iSIGHT可以通過讀入這些文件來對模型實現參數化;
解算器可以自動批處理計算;在iSIGHT對所設定的變量賦以不同的值進行優化分析時,是沒有人的參與在里邊的,所以就要求與iSIGHT聯合的軟件可以實現計算批處理;
結果文件可讀;iSIGHT可以讀入結果文件中的某些值或者量,將這些量作為響應,從而可以實現優化分析時約束和目標的定義;

從以上三個條件來看,SIMPACK均沒有問題,因此,SIMPACK與Isight的聯合從理論上來說不存在任何問題。

從實際應用來看,SIMPACK的spck文件可讀,iSIGHT可以讀入實現參數化,但是如果動力學模型比較復雜,則讀入spck文件會比較費時。因此可以采用SIMPACK中的置換變量文件來代替spck文件。

SIMPACK的批處理計算我們可以編寫批處理腳本來實現。

SIMPACK的后處理默認輸出的是sbr文件,該文件為二進制文件,Isight直接無法讀入該文件。但是我們可以將該文件轉化成文本文件,進而使Isight能夠讀入。同時為了提高iSIGHT讀入該文件的速度,我們將輸出的結果做一些限定,使輸出的文件比較小。有時候我們在iSIGHT中需要設置比如某些量最大、最小等等。這些設置我們也可以在SIMPACK的前處理中提前設置好,從而可以減少在iSIGHT中設置與讀取的時間,提高效率。

二、SIMPACK模型

在SIMPACK中怎樣創建彈簧振子模型在這里我們不做具體描述,所創建的彈簧振子動力學模型如圖1所示。

圖1彈簧振子模型

在該模型中,我們對于振子質量、彈簧剛度、阻尼做成置換變量,并將這些置換變量輸出成置換變量文件,如圖2所示。也就是說,我們通過更改置換變量文件中相應的參數,就可以更改模型。因此,該置換變量文件我們可以讀入iSIGHT中實現對這些量在iSIGHT中實現參數化。

圖2置換變量文件

我們在SIMPACK的Solver Setting中將所有的輸出都去掉,只保留result elements的輸出。在該實例中,我們假定我們在iSIGHT中需要定義振子的最大速度和最大加速度作為響應。因此,我們可以在SIMPACK中定義最大速度和最大加速度作為結果單元進行輸出。

首先我們在SIMPACK中定義最大值過濾器,如圖3所示。

圖3最大值過濾器

然后我們再定義速度和加速度作為結果單元輸出,如圖4所示。

圖4速度和加速度輸出單元

最后,我們對速度和加速度輸出使用最大值過濾器,如圖5所示。

圖5最大速度和加速度輸出

為了滿足iSIGHT中對于自動批處理計算的要求,我們需要編寫SIMPACK的解算腳本文件solver.bat:

"C:\ProgramFiles\SIMPACK-9.7\run\bin\win64\simpack-slv.exe"-s"D:\ansys\isight\Simpack_Isight\time_integration.sjs"

其中,sjs是計算腳本文件,大家可以參考SIMPACK的相關幫助進行編寫。

后處理結果自動轉化為文件結果的腳本post.bat:

"C:\ProgramFiles\SIMPACK-9.7\run\bin\win64\simpack-post.exe"-s"D:\ansys\isight\Simpack_Isight\sbr2csv.qs""D:\ansys\isight\Simpack_Isight\gk.output\gk.sbr""D:\ansys\isight\Simpack_Isight\111"

其中,qs文件是利用SIMPACK的后處理的QSA語言進行編寫的,sbr是SIMPACK計算的輸出文件,111是我們將sbr轉化成的文本文件。