LS-DYNA&LS-OPT优化分析指南--聚文网

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内容简介

LS-DYNA软件是LST公司（所属ANSYS公司）的一款显式动力分析软件，拥有大量不同种类的单元模型、材料模型和算法选择，能够很方便地处理各种高度非线性问题，如各种碰撞分析、冲压成形分析、爆炸分析、跌落分析、热分析、ALE流固耦合分析等，在汽车、国防军工、航空航天、电子、石油、制造和建筑等行业有着广泛应用。
LS-OPT软件是LST公司（所属ANSYS公司）的一款优化分析软件。随着计算机硬件能力和LS-DYNA软件并行计算性能的极大提升，目前，结合LS-DYNA软件求解器应用LS-OPT软件进行大规模优化设计分析成为可能，并且已开始在各行各业得到应用和普及。
本书是LS-OPT软件的系统学习教材，详细阐述了LS-OPT软件优化分析的各种基本理论，系统讲解了各种操作流程和分析要领，并结合具体优化案例描述在各种实际场合中的应用。因此，本书可作为汽车、航空航天、国防军工、电子、土木工程、造船、水利、石油、制造和建筑等行业工程技术人员应用LS-DYNA和LS-OPT软件进行多物理场、多学科优化分析和产品开发设计的参考手册，也可以作为理工科院校本科高年级学生及研究生的“有限元优化设计”课程的参考教材。

前言
第1章绪论
第2章LS-OPT入门
2.1LS-OPT安装命令
2.2LS-OPT中的名称约定
2.2.1变量名
2.2.2阶段和采样名
2.2.3环境变量名
2.3一种使用响应面进行设计的方法
2.3.1设计准备
2.3.2逐步迭代半自动程序
2.4推荐的测试程序
2.5设计优化中的陷阱
2.5.1全局
2.5.2噪声
2.5.3非鲁棒性设计
2.5.4不可能的设计
2.5.5非的设计
2.6建立一个简单的优化问题
2.6.1工作目录
2.6.2启动
2.6.3任务
2.6.4阶段
2.6.5设置
2.6.6采样和元模型
2.6.7优化
2.6.8终止条件
2.6.9运行
2.6.10查看器
2.7训练示例
第3章图形用户界面
3.1LS-OPT用户界面（LS-OPTui）
3.2图形用户界面主窗口
3.2.1设置流程
3.2.2导出和导入阶段
3.2.3阶段间文件传输
3.3运行LS-OPT
3.3.1正常运行
3.3.2基准运行
3.4重新启动
3.4.1清除当前迭代
3.4.2现有设计的扩充
3.5现有作业的修复或修改
3.6存档LS-OPT数据库
3.7加密
3.8设置
第4章任务对话框——选择任务和策略
4.1任务选择
4.2基于元模型的优化
4.3DOE研究
4.4直接优化
4.5概率分析任务
4.5.1直接蒙特卡罗分析
4.5.2基于元模型的蒙特卡罗分析
4.6RBDO/鲁棒参数设计（概率优化任务）
4.7田口方法
4.8基于元模型的优化策略选择
4.8.1单次迭代方法
4.8.2序贯方法
4.8.3带域缩减的序贯方法
4.8.4有效的全局优化方法
4.9基于元模型优化中的域缩减
4.9.1改变子域特性
4.9.2设置子域参数
4.10创建帕累托前沿
4.11全局灵敏度分析
4.12验证运行
第5章阶段对话框——定义求解器
5.1介绍
5.2通用设置
5.2.1命令
5.2.2输入文件
5.2.3额外的输入文件
5.2.4输入文件的参数化
5.2.5用户定义的参数格式
5.2.6系统变量
5.2.7如何避免复制和解析
5.3数据包接口
5.3.1LS-DYNA
5.3.2LS-PREPOST
5.3.3LS-INGRID
5.3.4TrueGrid
5.3.5ANSA(BETACAESystemsSA)
5.3.6HyperMorph
5.3.7μETA（BETACAESystemsSA）
5.3.8LS-OPT
5.3.9Excel
5.3.10用户自定义程序
5.3.11Matlab
5.3.12第三方求解器
5.3.13用户定义的后处理器
5.4求解器执行
5.4.1为并发处理指定计算资源
5.4.2排队系统接口
5.4.3使用LSTCVM安全代理服务器
5.4.4环境变量
5.4.5恢复输出文件
5.4.6高级执行选项
5.5文件操作
5.6“Normal”终止状态
5.7在运行时管理磁盘空间
5.8运行前处理器的其他设置
第6章历史及响应结果
6.1定义History、Multihistory和Response
6.1.1结果提取
6.1.2使用LS-DYNA的*DEFINE_CURVE
关键字创建历史文件
6.2提取历史和响应量：LS-DYNA
6.2.1LS-DYNAbinout结果
6.2.2运动学
6.2.3LS-DYNAd3plot结果
6.2.4质量（Mass）与d3hsp的接口
6.2.5频率（Frequency）与d3eigv的接口
6.3提取钣金成形响应量：LS-DYNA
6.3.1厚度和减薄
6.3.2FLD约束
6.3.3主应力
6.4用于历史记录、多历史记录和响应提取
的通用接口
6.4.1表达式
6.4.2交绘图历史
6.4.3函数接口
6.4.4曲线匹配响应
6.4.5矩阵运算
6.5损伤准则
6.6头部损伤准则
6.7颈部准则
6.7.1枕髁总力矩MOC
6.7.2颈部损伤准则NIC（后碰）
6.7.3Nij（Nce，Ncf，Nte，Ntf）
6.7.4Nkm（Nfa，Nea，Nfp，Nep）
6.7.5LNL
6.8胸部准则
6.8.1胸部压缩
6.8.2黏性准则（VC）
6.8.3胸部损伤指数（TTI）
6.9下肢的准则
6.10额外准则
6.11LS-DYNAbinout损伤准则
6.12从文本文件中提取响应和历史的
GenEx工具
6.13提取结果的用户定义接口
6.14响应文件
6.15提取LS-OPT实体
6.15.1LS-OPT响应
6.15.2LS-OPT历史
6.15.3LS-OPT可靠性统计数据
6.16Excel
6.17Matlab
6.18文件历史
6.19文件多历史
第7章 GenEx：从文本文件中提取响应和历史
7.1主窗口
7.2为LS-OPT创建.g6文件
7.3如何使用GenEx从LS-OPT中提取响应
7.4提取历史
7.4.1一个使用“Repeatedanchorvector”提取历史的例子
7.4.2一个使用“列向量”提取历史的例子
7.4.3如何从LS-OPT中提取历史
7.5命令行选项
7.6使用GenEx
第8章设置对话框——定义变量
8.1参数设置
8.1.1常量
8.1.2因变量
8.1.3离散变量和字符串变量
8.1.4传递变量
8.1.5响应变量
8.1.6概率变量——噪声和控制变量
8.1.7概率分布
8.1.8变量的相关性
8.1.9初始感兴趣区域（范围）的大小和位置
8.1.10鞍座方向：坏情况设计
8.2阶段矩阵
8.3采样矩阵
8.4资源
8.5特性
第9章采样和元模型对话框
9.1元模型类型
9.1.1多项式
9.1.2灵敏度
9.1.3前馈神经网络和径向基函数网络
9.1.4Kriging参数
9.1.5支持向量回归
9.1.6用户定义元模型
9.2非多项式元模型的一般选项
9.2.1次迭代线性D-Optimal
9.2.2用新点来扩展现有设计
9.3点选择方案
9.3.1概述
9.3.2D-Optimal点选择
9.3.3拉丁超立方体采样
9.3.4空间填充
9.3.5帕累托边界的空间填充
9.3.6正交阵列
9.3.7用户定义的点选择
9.3.8高级点选择选项
9.3.9复制试验点
9.3.10备注
9.4活跃变量
9.5采样特性
9.5.1近似历史
9.5.2使用检查点验证元模型
9.5.3导入用户定义的分析结果
9.5.4导入元模型
9.5.5更改重启时的点数
9.6采样约束
9.7比较元模型
第10章复合函数对话框
10.1复合函数与响应表达式的对比
10.2定义复合函数
10.3表达式复合
10.4标准复合方法
10.4.1目标复合（MSE的平方根）
10.4.2均方误差
10.4.3加权复合
10.5历史匹配复合方法
10.5.1基于纵坐标的曲线匹配
10.5.2曲线映射
10.6标准差复合
第11章分类器对话框
11.1分类器和元模型介绍
11.2定义分类器
11.3为实验设计点分配类别标签
11.4分类器类型
11.4.1模拟指示器
11.4.2支持向量分类（SVC）
第12章优化对话框——目标、约束和算法
12.1优化问题的表达
12.2定义目标函数
12.3定义约束
12.3.1约束的内部缩放
12.3.2小化响应或约束冲突
12.4算法
12.4.1在LFOP算法中设置参数
12.4.2遗传算法设置参数
12.4.3模拟退火算法设置参数
12.5基于蒙特卡罗分析的元模型算法
12.6基于可靠性的设计优化算法（RBDO）
第13章终止准则
13.1基于元模型的方法
13.1.1设计变更公差和目标函数公差
13.1.2响应精度公差
13.1.3迭代次数
13.2直接优化
第14章概率建模和任务
14.1概率问题建模
14.2概率分布
14.3分布参数化
14.4概率变量
14.4.1设置概率变量的名义值
14.4.2概率变量的边界
14.5蒙特卡罗分析
14.6使用元模型进行蒙特卡罗分析
14.7RBDO/鲁棒参数设计
第15章运行设计任务
15.1运行设计任务
15.2分析监控
15.3作业监控——进度对话框
15.3.1求解运行的错误终止
15.3.2集成输出和显示窗口
15.4重启动
15.5输出和结果文件
第16章查看结果
16.1查看器概述
16.1.1绘图选择器
16.1.2通用绘图选项
16.1.3绘图面板可视性和表选项
16.1.4绘图旋转
16.1.5分屏窗口
16.1.6保存绘图设置
16.1.7命令行选项
16.1.8迭代面板
16.1.9范围和轴选项
16.2仿真结果可视化
16.2.1相关矩阵
16.2.2散点图
16.2.3平行坐标图
16.2.4自组织映射
16.2.5历史绘图
16.2.6统计工具
16.3元模型结果可视化
16.3.1曲面图
16.3.2二维插值绘图
16.3.3精度绘图
16.3.4敏感性绘图
16.3.5历史绘图
16.4优化结果可视化
16.4.1优化历史
16.4.2变量图
16.5帕累托解可视化
16.5.1取舍图
16.5.2平行坐标图
16.5.3超径向可视化
16.5.4自组织映射网络
16.6随机分析
16.6.1统计工具
16.6.2随机贡献
第17章交互表
17.1点选择窗口
17.2数据表
17.3虚拟点和点生成
17.4运行虚拟点
17.5用户定义的点分类
17.6可定制约束
17.7点过滤
17.8显示或隐藏列
17.9复制和粘贴
17.10LS-PREPOST条纹绘图
17.11生成虚拟点来增强设计
第18章 LS-DYNA结果统计
18.1绘图
18.2创建绘图
18.2.1步骤1：条纹图或历史图
18.2.2步骤2：D3Plot组件或历史
18.2.3步骤3：统计
18.2.4步骤4：LS-PREPOST中实现可视化
18.3蒙特卡罗和元模型分析
18.3.1蒙特卡罗
18.3.2元模型和残差
18.4相关性
18.4.1条纹图或历史与响应的相关性
18.4.2条纹图或历史与变量的相关性
18.5变量的随机贡献
18.6安全裕度图
18.7查看LS-OPT历史
18.8分岔调查
18.8.1自动检测
18.8.2手动检测
18.9位移幅值问题
18.10钣金成形选项
18.11用户定义的统计
18.12重复或持续使用某些评估方法
第19章优化应用
19.1参数识别
19.1.1优化算法
19.1.2匹配标量值
19.1.3曲线匹配度量
19.1.4使用全局测量进行参数识别
19.1.5采样约束
19.1.6求解器输入曲线参数化
19.1.7查看器
19.2敏感性分析
19.2.1基于元模型的敏感性分析
19.2.2田口法分析
19.3多学科设计优化（MDO）
19.4多目标优化（MOO）
19.4.1直接遗传算法
19.4.2基于元模型遗传算法
19.4.3查看器
19.5形状优化
19.6坏情况设计
19.7多级优化
第20章优化案例
20.1双杆桁架（3个变量）
20.1.1问题描述
20.1.2利用线性响应曲面的个近似
20.1.3更新近似到二阶
20.1.4为进一步改进缩减感兴趣区域
20.1.5自动化设计过程
20.2小型汽车碰撞（2个变量）
20.2.1基本介绍
20.2.2设计准则和设计变量
20.2.3设计公式
20.2.4建模
20.2.5使用径向基函数进行单次迭代
20.2.6使用线性元模型的自动优化
20.2.7混合离散优化
20.2.8采用直接遗传算法进行优化
20.2.9使用直接方法和元模型进行多级优化
20.2.10使用连续变量和字符串变量进行多级优化
20.3圆管冲击（2个变量）
20.3.1问题描述
20.3.2解决方案
20.3.3结果
20.4钣金成形（3个变量）
20.4.1问题描述
20.4.2解决方案
20.4.3结果
20.5大型车辆碰撞与振动（MDO/MOO）（7个变量）
20.5.1有限元建模
20.5.2设计公式
20.5.3基于元模型的多目标优化
20.5.4采用直接遗传（DirectGA）算法进行多目标优化
20.6膝关节撞击变量筛选（11个变量）
20.6.1有限元建模
20.6.2设计公式
20.6.3解决方案
20.6.4变量筛选
20.6.5优化
20.7使用ANSA和μETA进行前纵梁形状优化
20.7.1问题描述
20.7.2解决方案
20.7.3结果
20.8具有分析设计敏感性的优化
20.8.1问题描述
20.8.2解决方案
20.8.3结果
20.9使用GenEx从数据文件中提取历史记录/响应的小型汽车耐撞性示例
20.9.1问题描述
20.9.2在GenEx中定义响应
20.9.3在GenEx中定义历史
20.9.4优化结果
20.10基于分类器约束的小型车NVH优化（2个变量）
20.10.1介绍
20.10.2解决方案及结果
20.11使用分类器约束的多学科优化
20.11.1问题描述
20.11.2解决方案
20.11.3结果
20.12汽车座椅优化设计案例
20.12.1分析目的
20.12.2功能选择
20.12.3主要流程
20.12.4案例分析
第21章参数识别实例
21.1材料识别（弹塑性材料）（2个变量）
21.1.1问题描述
21.1.2基于纵坐标的曲线匹配
21.1.3靶向复合公式
21.1.4结果
21.1.5均方误差（MSE）公式
21.1.6参数结果
21.2利用迟滞回曲线进行系统识别
21.2.1问题描述
21.2.2曲线映射解法
21.2.3结果
21.3校正GISSMO模型
21.3.1问题描述
21.3.2使用动态时间规整解决方案
21.3.3结果
21.4使用拉伸试验进行全场校准
21.4.1问题描述
21.4.2材料模型
21.4.3设置
21.4.4使用DIC数据和动态时间规整校核
21.4.5结果
21.4.6使用近节点集群进行节点映射
第22章案例——概率分析
22.1概率分析
22.1.1概述
22.1.2问题描述
22.1.3直接蒙特卡罗评价
22.1.4使用元模型的蒙特卡罗分析
22.1.5蒙特卡罗分类器
22.1.6分岔分析
22.2分岔/异常值分析
22.2.1概述
22.2.2问题描述
22.2.3蒙特卡罗评价
22.2.4屈曲模式的自动识别
22.2.5手动识别屈曲模式
22.3使用一次二阶矩法（FOSM）的基于可靠性设计优化（RBDO）
22.4鲁棒参数设计
22.5公差优化
22.5.1概述
22.5.2问题描述
22.5.3基于导入元模型的固定公差
蒙特卡罗分析
22.5.4公差优化设置及结果
22.5.5RBDO与公差优化的对比
22.6使用随机场
22.6.1只使用随机场
22.6.2一个变量和一个随机场
22.6.3使用随机场重复实验
22.6.4使用固定随机场

LS-DYNA&LS-OPT优化分析指南

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