SmartDO

前言

本期電子報將介紹SmartDO新功能：SmartLink，此介面可直接串連ANSYS Workbench，無須撰寫 Scripts檔即可執行最佳化設計，我們將利用一個三維懸臂樑結構最佳化問題來展示 SmartLink 在操作上的簡易性與方便性。

圖 1 SmartDO SmartLink 直接串聯 ANSYS Workbench

問題描述

考慮一個三維懸臂樑結構，其設計變數與邊界條件如圖2所示。其中一端固定、另一端承受一固定方向與大小之外力 ( X = 200 N, Y = 315 N )，觀察此懸臂樑之 X、Y 方向最大位移量以及最大等效應力。

圖 2 三維懸臂樑幾何外型、變數設定與邊界條件

最佳化模型建立 (Design Optimization Modeling)

我們將懸臂樑的體積作為目標函數，並在最小化體積的同時，還能滿足承受負載後 X、Y 方向的位移量要小於 0.2 mm 與 0.4 mm，最大等效應力值小於 245 MPa 的條件。綜合上述設計之要求，我們將此最佳化設計問題之數學模型定義如下：

Find : DV1, DV2, DV3, DV4, DV5, DV6
To Minimize : 整體體積
Subjected To:  X方向最大位移量 < 0.2 mm
                            Y方向最大位移量 < 0.4 mma
                            最大應力 < 245MPa

如圖 3，左邊為 ANSYS Workbench 參數化模型、右邊為 SmartDO SmartLink 視窗，我們可以在 SmartLink 視窗下，很輕易地利用下拉式選單設定何者為設計變數、目標函數與拘束條件，如紅色虛線外框的位置，再將上述最佳化設計問題數學模型，填入藍色虛線外框的位置，即可開始執行最佳化。

圖 3 SmartLink 與 ANSYS Workbench 連結作最佳化設定

最佳化設計結果

由於 SmartDO 具有智慧型的穩定求解器，通常經由上述步驟與ANSYS Workbanch 的模型後即可直接求解，上述模型經由 SmartDO 與ANSYS Workbench 優化計算後，其設計結果如下：

• 總體積：降低 21.8 %
• 最大等效應力值：252.96 MPa 降低至 194.67 MPa
• 最大位移量：(x, y) = (0.20 mm, 0.40 mm)

圖 4 三維懸臂樑結構最佳化結果

結論

經由上述的案例，可以瞭解到透過 SmartDO 的新功能，我們只需要幾個簡單的步驟，便可以輕鬆與 ANSYS Workbench 參數化模型連結進行最佳化設計，讓 ANSYS 的用戶能更方便的應用到 SmartDO 強大且穩健的最佳化演算法，來改善你產品的設計。