optiy
    Delivery time:5-7 Days
  • Description

OptiY®是一個開放的多學科設計環境,提供最先進的優化策略和最先進的概率算法,用於不確定性,可靠性,穩健性,靈敏度分析,疲勞壽命預測,數據挖掘和元建模。仿真模型可以視為具有輸入和輸出的黑盒子。在內部,它是一個適用於不同類型的模型類的開放平台。適應特殊模擬環境是通過合適的介面進行的。

作為網路,有限元方法,剛體動力學,以及作為驅動器控制優化的材料試驗台,可以協作不同的模擬系統。

隨機分佈

  • 正態分佈
  • 統一分配
  • 廣義Lambda分佈
  • 通過統計矩或MS Excel數據擬合任何分佈

優化方法

  • 胡克 - Jeeves公司
  • 網格搜索
  • 自適應響應曲面
  • 進化戰略
  • 遺傳算法
  • 帕累托強度進化算法
  • 使用代理模型進行快速優化

實驗設計

  • 全因子設計
  • 中心複合設計
  • 蒙特卡羅採樣
  • 拉丁超立方體抽樣
  • Sobol採樣
  • 響應面
  • 自適應高斯過程
  • 一階和二階矩法
  • 田口設計
  • 用戶設計

近似方法(0D-1D-元模型)

  • 任何順序的多項式
  • 泰勒系列在第一或第二順序
  • 高斯過程/克里金法
    • 指數
    • 方指數
    • 伽瑪指數
    • Matern Class 3/2
    • Matern Class 5/2
    • 理性二次方
    • 定期

疲勞壽命預測

  • 應力 - 應變滯後
  • 應變能密度

後期處理

  • 1D信號
  • 1D-2D-3D-圖表
  • 平行圖
  • Set-Select(所有步驟,Pareto,過濾Pareto
  • 最佳價值(模擬,展示)
  • 1D信號散點圖
  • 2D3D散點圖
  • 剖面圖
  • 3D響應曲面
  • 係數圖表
  • 0D-1D-殘差圖
  • 直方圖
  • 相關矩陣
  • 0D-1D-概率密度
  • 累積分佈
  • 0D-1D-靈敏度圖表
  • 互動圖表
  • 循環負載圖
  • 應力圖
  • 應變圖
  • 應力 - 應變滯後
  • 應變能密度
  • 失敗概率
  • Taguchi S / N比率

設計優化

 

設計優化是一種工程設計方法,使用設計問題的數學公式來支持在許多替代方案中選擇最優設計。CAD / CAE模型參數的設計優化滿足完全多學科和經常各種權衡設計目標,如提高速度和準確性,最小化溫度,噪聲,振動,體積,功率損失等...這導致最佳性能和最小化製造成本。工程師面臨著確定如何達到最佳整體設計,做出正確妥協,而不是犧牲安全等關鍵屬性的艱鉅挑戰。

設計過程需要經常不同的學科。產品必須在幾種條件下進行測試,以滿足所有要求和規格。多學科系統設計優化工具OptiY將所有相關學科同時納入不同的CAE領域,用於設計驗證,如靜力學,熱學,動力學,流體動力學等......使用可用的 外部CAD / CAE軟體介面。

 

CAD / CAE設計工作流程

在為不同的產品模塊製作所有必需的CAD / CAE模型後,可以在OptiY中創建系統設計工作流程。設計過程從定義設計參數及其值範圍開始。標準和約束是優化目標,其與產品屬性的改進相關聯。之後,OptiY將選擇並啟動最佳優化策略,以自動查找這些產品規格的最佳參數。結果可以很容易地在CAD系統中傳輸。


數據挖掘

 

數據挖掘 是從數據中提取隱藏模式的過程。數據挖掘可識別數據中超出簡單數據分析的趨勢。透過使用複雜的算法,非統計學家用戶有機會識別流程和目標機會的關鍵屬性。數據挖掘正在成為將這些數據轉換為信息的越來越重要的工具。它通常用於廣泛的應用,例如製造,營銷,欺詐檢測和科學發現等。如果統計模型的類型不可識別,通常使用它。

使用導入助手可以非常精確地從文本文件或MS Excel導入數據。對於回歸分析或元建模,OptiY中提供了不同的元模型類型以適應大多數現有問題。基於從數據中提取的數學模型,可以進行預測,設計分析和優化。代理模型的代碼可以導出到C / C ++ - Visual BasicModelicaMatlab中。


元建模

 

元建模或 代理建模是贏得設計參數和產品特性之間數學關係的過程。對於參數空間中的每個點,都有一個設計空間的對應點。應該進行許多模型計算,以系統地顯示輸出和輸入之間的關係(全因子設計)。對於產品模型的高計算量,它實際上是不可行的。自適應響應面方法可用於解決此問題。首先,參數空間中的預定義支持點由原始模型計算。然後,將使用這些支撐點之間的插值來構建響應面。基於此響應曲面,將由原始模型建議和計算參數空間中的新支撐點。密切關注的是,所有現有支持點都將建立一個新的響應面。將繼續該自適應過程,直到達到響應表面的定義精度或達到規定數量的模型計算。

設計參數與產品特性之間的數學關係呈現出模擬結果的新維度,即所謂的元模型。基於該元模型,可以非常快速地執行虛擬設計的虛擬優化或測試,以評估和改善實際條件下的設計。元模型可以導出為C / C ++ - Visual BasicModelica-Matlab-Code


敏感性分析

 

透過 敏感度分析,可以降低系統複雜性,並解釋因果關係:

l  哪些模型參數對輸出變化貢獻最大,並且可能需要進一步研究以加強知識庫,從而減少輸出不確定性?

l  哪些參數無關緊要,可以從最終模型中消除?

l  哪些參數相互影響?

 

偏導數和相關係數定義為局部靈敏度如果輸入和輸出之間的相關性是線性的,則只能使用它。如果設計空間是非線性的,則必須應用基於Sobol索引的全局方差靈敏度。它考慮了輸入變化對輸出變異性對總非線性設計空間的影響。主效應由單個輸入引起的輸出方差確定。總效應包括主效應和輸入之間的相互作用。基於方差的靈敏度分析還包括輸入 分佈。通過相同的模型,不同的輸入分佈也導致不同的靈敏度。憑藉新穎的算法,OptiY還能夠計算動力系統的全局靈敏度。因此, 設計人員擁有了一個強大的工具,可以在早期設計階段獲得動態系統的更深層信息,而無需原型,從而在可靠性和質量方面做出正確的設計決策。

切割線處動態系統靈敏度的敏感度(粉紅色


概率模擬

 

技術系統通常在不同的不確定性環境下不穩定。它們的特性取決於使用條件,如溫度,空氣濕度,侵蝕等。對於質量和可靠性,這些現實方面如可變性,不確定性,容差和誤差必須納入技術系統的設計階段。可變性通常以隨機分佈為特徵。確定性模擬不能預測實際系統行為,因為它僅通過標稱參數顯示理想的標稱系統響應而沒有任何不確定性。相反,概率模擬可以預測不確定性下的實際系統行為。基於可用介面的外部確定性模型輸入參數將被視為OptiY中的隨機分佈,輸出分佈將被計算出來。因此,可以通過概率分佈函數準確地預測系統行為。

概率模擬的巨大挑戰是大型確定性系統模型的長計算時間。隨機分佈的準確性取決於樣本大小和隨機參數數量的蒙特卡羅抽樣。適用的結果需要很大的樣本量,因為原始模型的數千次計算。因此,通過計算時間的蒙特卡羅模擬僅導致輸出分佈的準確性差,這是不正確的並且預測設計決策的錯誤。借助新穎的元建模技術,OptiY可以快速準確地執行概率模擬。此外,非線性動力系統的概率模擬可以通過OptiY完成。

 

蒙特卡羅模擬與概率模擬的比較

 


產品壽命疲勞分析預測

 

預測 疲勞分析一直是設計工程中可靠性和質量最重要的問題之一。它們有幾個實際用途:產品開發階段的快速設計優化和預測現場使用限制以及從現場重新調整或在資格測試中失敗的產品的故障分析。疲勞分析側重於熱和機械故障機制。大多數疲勞失效可歸因於由熱係數和機械膨脹係數的差異引起的熱機械應力。當部件經歷週期性應力和產生永久性損壞的應變時,將發生疲勞失效。疲勞失效有兩個主要組成部分:疲勞裂紋的產生和這些裂紋在循環載荷下的傳播。

疲勞壽命預測包括四個主要步驟。首先,定義或選擇形成建模基礎的理論或本構方程。在構造本構方程時需要做出適當的假設。其次,將本構方程轉化為FAE程序並創建模型。

FEA程序計算所研究系統的預測應力 - 應變值,並返回模擬條件的應力值。第三,FEA結果用於創建預測失敗循環次數的模型。第四,必須通過測量數據測試和驗證模型或結果。


穩健的設計優化

 

必須將可變性,不確定性和公差納入技術系統的設計過程,以確保高度要求的質量和可靠性。存在一類變異性和不確定性,這是由環境影響(溫度,濕度,日光等),負載變化(力,力矩),人為錯誤等引起的。它們是無法控制的,不可預測的並且導致不確定性滿足所需的產品功能。設計目標是確保所有產品規格,儘管存在不可避免的變化和不確定性。

贏得客戶並保存形象,在行業中付出了巨大努力,付出了極大的努力和成本。進行了許多原型的實驗設計。在批量生產前,即使在批量生產中,成本密集型產品也經常發生變化。解決該問題的新的,創新的和成本有效的方法是在早期設計過程中穩健地設計產品參數。因此,應找到最佳產品參數。在內部,儘管存在不可避免的可變性,但係統行為仍然穩健。例如,一致的可變性和不確定性僅導致產品性質的最小變化。因此,儘管存在可變性和不確定性,但仍將始終滿足所需的產品規格。這個過程就是所謂的穩健設計優化。有不同的優化類:

l  最大限度地提高可靠性,使輸出分佈的失敗概率最小化。

l  最大限度地提高質量,最大限度地減少輸出分佈的差異。

l  最大限度地提高產品優勢,最大限度地減少輸出分佈的平均值。

l  最大限度地降低製造成本,使公差最大化。

 

 

穩健設計優化的巨大挑戰是大型確定性產品模型的長計算時間。優化面臨技術可行性,並且僅適用於小型產品型號。OptiY是世界上最快的通用穩健設計選擇系統。它允許使用相當少的模型計算進行快速優化。因此,對於大型產品模型,穩健的設計優化也是可行的。

穩健的設計優化也稱為六西格瑪(DFSS)設計。它涉及有效的質量改進工具:減少可變性並提高質量。努力集中在降低開發成本和提高產品質量。


實際應用案例

駕駛員控制的設計優化和機器人車輛動態性能的不確定性研究

CarSim中對機器人車輛的動態性能進行詳細的模擬,並在Matlab / Simulink中通過協同模擬對駕駛員進行控制。這兩個過程的設計工作流程都在OptiY中構建,以實現自動化和優化。自動找到駕駛員模型的最佳控制參數,使用多目標優化來提高駕駛舒適性並最小化行駛道路的橫向誤差。乘用車的動態性能受許多不確定性和誤差的影響,例如摩擦,剛度,部件的阻尼等。它們隨天氣,溫度和環境的不同而變化。不確定性研究考慮了這些不確定性和錯誤。它揭示了這些不確定性參數上的駕駛舒適性,橫向誤差之間的關係。 閱讀全文

斷路器的磁性開關機構

如今,用於無工具插頭連接或緊湊型起動器的電動機起動器組合被用於確保工業應用中電動機的安全運行。根據要求,這些類型的設備具有單獨的執行器,用於驅動主觸點,以進行電機保護和操作切換。在我們的研究中,我們提出了一種新的電磁執行器,用於頻繁的正常開關,跳閘後快速斷路和復位。已經使用模擬模型來設計執行器,以用於執行器系統的耦合多域網絡模型和磁路的有限元模型的形式進行系統設計和設計優化。原型執行器經過設計,組裝和實驗表徵。 閱讀全文

氣動驅動系統的節能措施

本文介紹了兩種不同的節能措施。描述了可能的節省潛力以及實現這些方法的努力。使用這些措施表明,單個驅動器可以節省多達55%的能源。本文介紹了確定氣動驅動器能耗所需的熱力學原理,其中包括壓縮空氣和火用分析計算。此外,研究了設計參數對能耗的影響。已經安排了可能的節能解決方案並將其匯總在一起,以提供示例性概述。在這種情況下,在氣動處理系統的單缸驅動上實現了兩種節省方法。這些選定的節能解決方案旨在優化氣缸驅動器的設計參數以及使用排氣回收迴路。這些節省措施的使用首先通過模擬進行測試,然後在示例氣缸驅動器上實施。對於每種節省措施,都將詳細研究對驅動器的能耗和運動曲線的影響。重點特別放在以下問題上:在應用保存措施後,示例驅動器的原始運動曲線是否保持不變。對於每種節省措施,都將詳細研究對驅動器的能耗和運動曲線的影響。重點特別放在以下問題上:在應用保存措施後,示例驅動器的原始運動曲線是否保持不變。對於每種節省措施,都將詳細研究對驅動器的能耗和運動曲線的影響。重點特別放在以下問題上:在應用保存措施後,示例驅動器的原始運動曲線是否保持不變。 閱讀全文

乘用車四分之一被動模型的等效空氣彈簧懸架模型

本文研究了GENSIS空氣彈簧懸架系統與被動懸架系統的等效性。SIMULINK模擬與OptiY優化一起用於獲得等效於被動懸架系統的空氣彈簧懸架模型,其中兩個系統在相同道路輪廓輸入下的車身響應差異被用作優化的目標函數(OptiY程式)。通過優化獲得了空氣彈簧系統的參數,例如初始壓力,袋的體積,調壓管的長度,調壓管的直徑以及儲液器的體積。模擬結果表明,空氣彈簧懸架等效系統可以產生非常接近被動懸架系統的響應。 閱讀全文

單軸推力電磁軸承執行器的設計優化

從可靠和高速運行的角度來看,主動電磁軸承(AMB)的設計優化非常重要。它們廣泛用於飛輪,風力發電機,高溫應用等。大氣隙AMB的設計和開發是一個挑戰,本文介紹了使用開環位置剛度的大氣隙AMB的建模和設計優化。在這項工作中,針對雙重作用的AMB系統採用了一種尋求目標的優化方法,該系統使用了較高(CRGO電工鋼)和較低飽和磁性材料(Mu金屬)的組合。自適應響應面法(ARSM)被用作優化工具。使用上述綜合優化方法獲得構成幾何形狀和勵磁電流參數的優化設計變量後,可以得出橫跨1500微米氣隙的較小位置剛度。這項研究開闢了一種在AMB系統中獲得位置剛度的新方法,該方法對氣隙中轉子的位置變化不太敏感。 閱讀全文

靜態條件下用於高精度定位的執行器組件的堅固設計

致動器的任務是通過致動器頭的平移實現電動機的旋轉。對於某些應用,執行器頭必須高精度到達特定位置。由於存在許多不確定性(例如,波動的材料特性),其特徵在於楊氏模量和泊松數,不同的接頭剛度和不正確的電動機驅動力以及部件的製造公差,因此,位置變化是不可接受的。魯棒性設計的任務是獲得執行器的最佳標稱設計參數,以便儘管存在這些不確定性,也必須滿足所需的定位精度。在此案例研究中,執行器在Y方向上必須符合4 mm的定位精度。具有初始設計製造公差的幾何尺寸可以理想地滿足此條件。但是,如果定位精度的隨機計算涉及所有不確定因素,則初始設計的失敗概率將為25.44%。只有可靠的設計優化才能提供最佳的設計參數標稱值,並以此執行概率模擬。儘管存在所有不確定因素,但執行器組件的故障概率僅降低至0.04%,這代表了製造時的高質量產品。只有可靠的設計優化才能提供最佳的設計參數標稱值,並以此執行概率模擬。儘管存在所有不確定因素,但執行器組件的故障概率僅降低至0.04%,這代表了製造時的高質量產品。只有可靠的設計優化才能提供最佳的設計參數標稱值,並以此執行概率模擬。儘管存在所有不確定因素,但執行器組件的故障概率僅降低至0.04%,這代表了製造時的高質量產品。 閱讀全文

避雷器的公差分析

避雷器是一種安裝在任何導體末端附近的產品,該導體在導體落在其預期的電氣組件上之前足夠長的時間。目的是通過改變其電阻與設備內部導體並聯的電阻特性,將由雷電引起的瞬變安全地轉移到地面。避雷器的標稱電場模擬是使用Infolytica CorporationFEM軟件包ElecNet©進行的。該設計的規格由電阻器中的電場強度和感應電流的最大值決定。作為設計參數,要考慮帶有標稱值和公差值的2個分級環的尺寸和位置。為了進行公差分析,ElecNetOptiY©結合使用以執行一些模擬循環。經過實驗設計,已經對元模型進行了近似,該元模型給出了原始模型的輸入和輸出參數之間的數學關係。基於此元模型,可以非常準確,快速地執行公差分析。對於要求的設計規範,製造中的失敗概率或有時稱為拒絕報價是22.32%。靈敏度研究表明,分級環半徑對於感應電流的變化最為重要。對於要求的設計規範,製造中的失敗概率或有時稱為拒絕報價是22.32%。靈敏度研究表明,分級環半徑對於感應電流的變化最為重要。對於要求的設計規範,製造中的失敗概率或有時稱為拒絕報價是22.32%。靈敏度研究表明,分級環半徑對於感應電流的變化最為重要。 閱讀全文

感應電動機的堅固設計

感應電動機是在大多數行業中用作原動機的交流電動機。這種電動機廣泛用於從小型車間到大型工業的工業應用。這些電動機用於諸如離心泵,輸送機,壓縮機破碎機和鑽孔機等應用。設計感應電動機的主要目的是獲得完整的物理尺寸,以滿足客戶的要求。對於我們的實驗,我們選擇4個設計參數作為轉子半徑,環厚,氣隙和相位角及其公差,並選擇3個其他固定參數不確定性作為材料特性和粘滯摩擦。規格是最大轉速的理想通道。最大通量密度 最大感應電流 磁轉矩和最大 能量損失。使用Infolytica Corp.MagNet®進行標稱磁場和動力學模擬,其結果滿足所有設計規範。對於初始設計,OptiY®中的概率模擬顯示出52,597%的故障概率。敏感性研究揭示了參數不確定性與設計變化之間的關係。可以識別重要參數。強大的設計優化過程可提供具有相同容差和其他不確定性的最佳設計參數標稱值。健壯設計的概率模擬指出,與設計規範相關的總故障概率僅為0.013%,這代表了製造過程的高品質。然而,OptiY®中的概率模擬顯示出52,597%的故障概率。敏感性研究揭示了參數不確定性與設計變化之間的關係。可以識別重要參數。強大的設計優化過程可提供具有相同容差和其他不確定性的最佳設計參數標稱值。健壯設計的概率模擬指出,與設計規範相關的總故障概率僅為0.013%,這代表了製造過程的高品質。然而,OptiY®中的概率模擬顯示出52,597%的故障概率。敏感性研究揭示了參數不確定性與設計變化之間的關係。可以識別重要參數。強大的設計優化過程可提供具有相同容差和其他不確定性的最佳設計參數標稱值。健壯設計的概率模擬指出,與設計規範相關的總故障概率僅為0.013%,這代表了製造過程的高品質。強大的設計優化過程可提供具有相同容差和其他不確定性的最佳設計參數標稱值。健壯設計的概率模擬指出,與設計規範相關的總故障概率僅為0.013%,這代表了製造過程的高品質。強大的設計優化過程可提供具有相同容差和其他不確定性的最佳設計參數標稱值。健壯設計的概率模擬指出,與設計規範相關的總故障概率僅為0.013%,這代表了製造過程的高品質。 閱讀全文

縱向車輛動力學的不確定性分析

為了模擬車輛動力學性能,必須同時考慮縱向車輛動力學和使用控制器的輪胎/車輪動力學。這些可以通過線性兩輪版本模型捕獲,以進行加速度分析。縱向車輛模型是在MapleSim®中創建的。它可以模擬直至有角度的高速公路的加速性能。所需性能的設計規範由參數空間,設計,過程和環境的不確定性以及設計約束條件給出。MapleSim中的動力學模擬顯示了滿足所有給定設計規範的縱向車輛動力學的名義行為。由於設計,工藝和環境的不確定性,必須基於MapleSim中的車輛模型在OptiY中進行概率模擬,並將這些不確定性視為隨機分佈。但是,它顯示出與設計規範有關的8.78%失敗概率。基於全域方差的敏感性研究顯示了最重要的模型參數及其相互作用,以降低設計複雜性。 閱讀全文

以晶片電阻為例的微電子元器件的概率疲勞壽命預測

疲勞壽命預測是一項與準確和適用的結果相關的艱钜任務。首先,必須通過測量數據來驗證壽命模型的許多理論參數。應該對一個原型進行物理實驗,以獲得真實的疲勞壽命數據。基於這些數據,可以針對其他設計變型進行相對疲勞壽命預測。第二個問題是,尤其是微電子元件的疲勞壽命取決於許多不同的環境,製造和設計參數,這些參數非常隨機,應通過理論壽命模型加以考慮。因此,經典標稱模擬的預測結果非常不現實。使用元建模技術進行概率疲勞預測是解決這些問題的最佳方法。設計,製造和環境參數的不確定性被認為是預測建模的隨機分佈。因此,可以通過理論模型做出準確的疲勞壽命預測。結果,我們得到了疲勞壽命的隨機分佈,以及壽命的最小值和最大值。對於片狀電阻器,概率分析可以預測以分佈為特徵的實際疲勞壽命。為了最大程度地延長使用壽命,可以使用數值優化來更改某些設計參數。儘管所達到的標稱疲勞壽命大於初始設計, 閱讀全文

電磁閥執行器的設計優化

作為氣彈簧和液壓減振器的全球市場領導者,Stabilus GmbH當前正在開髮帶有電磁閥的氣彈簧,用於汽車應用。這種閥致動器是複雜的機電系統。在系統設計過程中,首先分別對幾個子系統建模,然後在下一步中將它們彼此耦合。這使得複雜性和子系統之間的眾多交互都是可管理的。穩態磁場和力衝程電流特性由有限元軟件FEMM確定。動態行為在SimulationX中建模。此外,有限元程式COMSOL Multiphysics可計算瞬態溫度分佈。此方法適用於子系統及其相互作用的深入設計。多學科分析和優化工具OptiY用於集成和自動化幾個模擬步驟。這樣就完成了自動化系統設計的基礎。在約束和標準方面定義系統參數,給定邊界條件和目標函數,使用關於磁力,功率損耗和動態行為的數值優化系統地改善執行器的特性。這樣就完成了自動化系統設計的基礎。在約束和標準方面定義系統參數,給定邊界條件和目標函數,使用關於磁力,功率損耗和動態行為的數值優化系統地改善執行器的特性。這樣就完成了自動化系統設計的基礎。在約束和標準方面定義系統參數,給定邊界條件和目標函數,使用關於磁力,功率損耗和動態行為的數值優化系統地改善執行器的特性。 閱讀全文

阻尼層分佈的數值優化

在這項工作中,提出了一種對殼結構中的阻尼層分佈進行數值優化的方法。人體聲學噪聲的結構強度描述了從源到接收器的能量流,可用來確定在控制體積中耗散了多少能量。還計算控制量的輸入功率。基於先前測試的結果,創建了FE模型。這是汽車的地板組件,在其地板金屬板上應用了六個減震橡膠。這些板的厚度是設計優化變量。作為目標函數,從損耗到輸入功率的關係的倒數最小。兩種性能都在頻率範圍內進行積分,然後以比率相互使用。這項工作表明,結構強度可用於確定最佳阻尼分佈。應該在下一步研究結構行為,但更接近以獲得更詳細的資訊,即底板和緩衝表面之間的過渡區域會發生什麼。在此領域中,對切削力和速度的更精確的研究可以使較薄的緩衝層比較厚的塗層耗散更多的能量。同樣,觀察結構強度的差異可以提供進一步的結果,因為它表明結構強度的數量和方向如何變化。甚至在減震橡膠中對結構強度的考慮也很有意義。但是更接近以獲得更詳細的資訊,是底板和緩衝表面之間的過渡區域發生了什麼。在此領域中,對切削力和速度的更精確的研究可以使較薄的緩衝層比較厚的塗層耗散更多的能量。同樣,觀察結構強度的差異可以提供進一步的結果,因為它表明結構強度的數量和方向如何變化。甚至在減震橡膠中對結構強度的考慮也很有意義。但是更接近以獲得更詳細的資訊,是底板和緩衝表面之間的過渡區域發生了什麼。在此領域中,對切削力和速度的更精確的研究可以使較薄的緩衝層比較厚的塗層耗散更多的能量。同樣,觀察結構強度的差異可以提供進一步的結果,因為它表明結構強度的數量和方向如何變化。甚至在減震橡膠中對結構強度的考慮也很有意義。在此領域中,對切削力和速度的更精確的研究可以使較薄的緩衝層比較厚的塗層耗散更多的能量。同樣,觀察結構強度的差異可以提供進一步的結果,因為它表明結構強度的數量和方向如何變化。甚至在減震橡膠中對結構強度的考慮也很有意義。在此領域中,對切削力和速度的更精確的研究可以使較薄的緩衝層比較厚的塗層耗散更多的能量。同樣,觀察結構強度的差異可以提供進一步的結果,因為它表明結構強度的數量和方向如何變化。甚至在減震橡膠中對結構強度的考慮也很有意義。 閱讀全文

液壓缸驅動器的堅固設計

受控液壓缸驅動器工作已經穩定。它使用液壓驅動系統為質量執行指定的位移曲線。為了獲得良好的驅動系統質量,需要高設計規格,以降低活塞速度和閥壓力的振盪。它們通常通過經典動力系統的名義設計來滿足。然而,工藝和環境的不確定性經常導致對設計規範的不良滿足,從而導致不良的產品質量。儘管標稱設計顯示了驅動器的可靠工作,但是概率模擬顯示出由於參數和過程不確定性而導致的違反設計規範的情況。健壯的設計優化可以將名義設計的故障概率從23.71%降低到1。堅固的設計佔08%。這是製造的最佳設計。 閱讀全文

Cohn濾波器電路的穩健設計

科恩濾波器電路的設計規格是輸出信號的15-17 MHz之間的頻率範圍。首先,進行名義上的優化過程,以獲得滿足規格要求的最佳設計參數。由於製造誤差,工藝不確定性和環境影響,必須將所有設計參數視為隨機分佈。儘管電路的標稱模擬可以滿足所有設計約束,但是具有不確定性設計參數的概率模擬顯示出其違規之處。標稱設計的故障概率固定為82.1%,這對於製造而言是無法接受的。通過基於方差的靈敏度分析,可以找到最不重要的設計參數來降低設計複雜性。從而,僅需6個重要的設計參數就可以進行進一步的研究。為了降低故障概率,我們考慮了這6個隨機設計參數進行了可靠的設計優化。結果,通過具有與設計規範相同的公差的設計參數的其他標稱值,可以實現大約16.5%的故障概率。 閱讀全文

以熱執行器為例的MEMS穩健設計

熱執行器基於細臂和刀片之間的熱膨脹差異來工作。標稱有限元分析是一種耦合場多物理場分析,考慮了熱場,電場和結構場之間的相互作用。跨電連接墊施加的電勢差會引起電流流過臂和刀片。矽的電流和電阻率會在臂刀片中產生焦耳熱。焦耳熱會導致手臂和刀片發熱。產生750°C的工作溫度。它產生熱應變和熱引起的撓曲。細臂中的電阻大於刀片中的電阻。因此,瘦手臂比刀片加熱得更多,這會導致執行器向刀片彎曲。最大變形發生在執行器末端。尖端偏轉量是所施加電勢差的直接函數。因此,可以根據施加的電壓準確地校準尖端的偏轉量。對於功能要求,此變形指定為[0.2,0.24]μm。等效應力應盡可能小,第一諧振頻率應盡可能大。在第一步設計中,進行名義設計優化。由於幾何公差以及不確定的材料和工藝參數,標稱設計在製造過程中產生的故障概率為6.69%。在最後的設計步驟中,進行魯棒性設計優化以獲得具有零故障概率的魯棒性設計。敏感性研究確定了最重要的設計和工藝參數。 閱讀全文

電磁執行器的六西格碼設計

電磁執行器由電樞,線圈和背鐵組成。電樞是致動器的運動部件。背鐵是執行器的固定鐵組件,可完成線圈周圍的磁路。絞繞的線圈可提供預定義的電流。氣隙是電樞和後鐵心的磁極面之間的薄矩形區域。對於功能要求,在電樞上的力規定為[-15-10]N。線圈磁鏈應盡可能小。作為標稱設計優化的結果,標稱設計由於幾何公差,不確定性工藝和材料參數而導致製造失敗的概率為78.93%。 閱讀全文

LTCC技術中的厚膜加速度計

LTCC技術中MEMS的機械元件的最新技術是膜片和梁,例如用於力和壓力傳感器。這些元件在載荷下產生小的應變和小的變形。但是,許多傳感器和執行器應用都需要可移動的元件,以允許較高的變形,而局部應變仍然較低。這樣的應用例如是彈簧,加速計,致動器,定位器和閥。對於加速度計,我們開發了一種製造集成到LTCC技術中的板簧的方法。加速度計的工作原理基於地震質量,該地震質量位於兩個平行的板簧上,板簧上裝有壓敏電阻,這些壓敏電阻連接在一起形成測量橋。在第一步設計優化中,我們使用FEA模型來找到符合我們靈敏度要求(包括諧振頻率)的優化設計。在第二步中,我們進行了公差分析,該公差分析根據設計參數的概率分佈計算功能變量的概率分佈。這使得可以推斷出系統故障的可能性。在最後的設計步驟中,計算了陶瓷厚膜加速度計的設計,該設計將系統故障的可能性降至最低。結果,我們獲得了針對一系列功能要求和設計公差進行優化的設計。將使用FEA模型的計算結果與從加速度計原型獲得的測量數據的結果進行比較。我們進行了公差分析,該公差分析根據設計參數的概率分佈來計算功能變量的概率分佈。這使得可以推斷出系統故障的可能性。在最後的設計步驟中,計算了陶瓷厚膜加速度計的設計,該設計將系統故障的可能性降至最低。結果,我們獲得了針對一系列功能要求和設計公差進行優化的設計。將使用FEA模型的計算結果與從加速度計原型獲得的測量數據的結果進行比較。我們進行了公差分析,該公差分析根據設計參數的概率分佈來計算功能變量的概率分佈。這使得可以推斷出系統故障的可能性。在最後的設計步驟中,計算了陶瓷厚膜加速度計的設計,該設計將系統故障的可能性降至最低。結果,我們獲得了針對一系列功能要求和設計公差進行優化的設計。將使用FEA模型的計算結果與從加速度計原型獲得的測量數據的結果進行比較。計算了陶瓷厚膜加速度計的設計,可最大程度地降低系統故障的可能性。結果,我們獲得了針對一系列功能要求和設計公差進行優化的設計。將使用FEA模型的計算結果與從加速度計原型獲得的測量數據的結果進行比較。計算了陶瓷厚膜加速度計的設計,可最大程度地降低系統故障的可能性。結果,我們獲得了針對一系列功能要求和設計公差進行優化的設計。將使用FEA模型的計算結果與從加速度計原型獲得的測量數據的結果進行比較。 閱讀全文

蝶閥的堅固設計

蝶閥控制水流體和沙粒。對於出口流量,可調節的角度和表面半徑對於設計過程很重要。滿足所有設計規範,公差和不確定性過程或環境參數都包含在設計階段。穩健的設計是設計可靠和高質量閥門的強大工具。對於製造,故障概率可以從56,12%降低到0.36%。 閱讀全文

靜態混合器的魯棒設計優化

靜態混合器的名義模擬是通過不同的專用CAD / CAE軟件CATIAICEMCFX進行的。優點是快速建模過程以及更準確和詳細的系統組件行為。流程工作流程是在OptiY中構建一次的。對於元建模,應用了自適應高斯過程,該過程只需進行88個原始模型計算即可獲得8個設計參數和1個設計目標。全球敏感性研究確定了最重要的參數及其相互作用。使用Taguchi質量損失函數對出口溫度進行穩健的設計優化,可實現具有最小概率分佈變化的穩健設計。 閱讀全文

波導混合結的設計空間可視化

波導混合結的結構包含一個帶有小金屬盤的耦合部分和一個通過耦合孔連接到波導的外腔諧振器。S參數對稱性的定義可以減少執行的求解器運行次數。標稱有限元模擬由CST Microwave Studio執行。設計目標是在8 GHz的工作點上的傳輸和反射。使用自適應高斯過程,可以將設計空間存檔並以2D3D圖形顯示。全域非線性和定量敏感性分析解釋了設計目標的因果鏈,並確定了最重要的參數及其相互作用。閱讀全文

汽車懸架的靈敏度研究與設計優化

性能指標是輪胎的第一個旋轉偏航角傾角。汽車的性能和舒適性的特點是最小和最小之間的距離。和最大 偏航音高 關節坐標有27個設計參數。標稱模擬由軟件RecurDyn進行。首先,執行使用Latin-Hypercube採樣的全域敏感性,以識別最重要的設計參數並降低複雜性。僅10個重要的設計參數用於設計優化過程,以提高汽車懸架的性能和舒適性。 閱讀全文

轉子製動系統的靈敏度研究,設計優化和概率分析

制動系統由可移動的襯塊和旋轉的轉子組成,轉子與葉片焊接在一起。將4000 MPa的壓力施加到製動襯塊上,以製動轉子的旋轉。對於製動系統,重要的是要模擬轉子和製動襯塊之間的接觸以獲得最大的製動力。它的特點是最大接觸壓力。第一步,基於非線性元模型進行全域敏感性研究。下一步,同樣基於元模型的標稱設計優化會產生最佳標稱設計點,其中包含軸瓦和轉子之間的最大接觸壓力。由於過程和環境參數以及公差的不確定性,設計目標不可避免的可變性是通過概率分析獲得的。設計敏感性顯示了設計目標可變性的因果鏈。 閱讀全文

焊接不銹鋼結構的失效和壽命評估

對於焊接不銹鋼結構的失效和壽命評估,重要的是確定影響最大的設計參數以解釋因果鏈。標稱模擬由ANSYS進行。一些模型參數已通過測量數據驗證。基於全域方差的敏感性研究在OptiY中進行。為設計過程提供了一些重要的建議,以最大程度地減少故障並提高焊接鋼結構的使用壽命。 閱讀全文

盲文列印機的設計優化

對於用於驅動盲文列印機的示例性電磁致動器,進行了設計優化。優化涉及隨機變量,包括標稱優化,魯棒性分析和魯棒性設計優化。異構模型模擬執行器及其非線性負載的靜態和動態行為。它由SimulationX中的網絡模型和COMSOL Multiphysics中的靜態FEA模型組成。網絡模型利用由FEA模型計算出的磁力和磁鏈的查詢表。優化工具OptiY在優化和隨機分析過程中控制模型的設計變量。為了減少計算量,我們在所有隨機分析和優化步驟中都使用了響應面而不是系統模型。這允許應用蒙特卡洛模擬。優化本身使用基於梯度的演算法。 閱讀全文