Parametrická optimalizace je proces, který umožňuje automaticky měnit parametry úlohy, automaticky spouštět řešení a na základě výsledků hledat vhodný výsledek. Základním úkolem při definici parametrické optimalizace je volba vhodného optimalizačního cíle a definice omezení úlohy. Ukázkový příklad obsahuje postup optimalizace jednoduchého vetknutého nosníku v prostředí NX 1888.
Tvorba parametrického modelu
Pro potřeby parametrické optimalizace je nutná správná definice parametrů, tak aby se model při jejich změně bezchybně přepočítal. Vhodné je rovněž logické pojmenování parametrů pro potřeby snadné identifikace.
Tvorba sítě (FEM)
Pro vytvoření sítě je nejprve nutné vytvořit v prostředí Pre/Post soubor FEM. Volíme řešič NX Nastran. Pokud máme model vytvořený cíleně pro optimalizaci, tak není potřeba vytvářet idealizovaný díl. Pro potřeby optimalizace, kdy se výrazně mění geometrie, je vhodné použít automatickou tetraedrovou síť. Síť nemusí být nijak zvlášť jemná, protože se zaměřujeme na posunutí. Dále je nutné definovat materiál (pro úlohu volíme ocel z knihovny).
Okrajové podmínky
Okrajové podmínky a typ úlohy se definují v souboru SIM (pro řešič NX Nastran). Jedná se o úlohu lineární statiky SOL 101. Nosník je na jedné straně vetknutý (odebrány 3 posuvné stupně volnosti, protože 3D prvky nemají rotace). Zatížení na druhé straně nosníku je 1000N.
Výpočet na více jádrech
Pro urychlení výpočtu je vhodné zapnout podporu více jader. Nastavení je možné pomocí parametru PARALLEL(107) na kartě System Cells, který udává počet využívaných jader (maximálně tolik kolik má procesor).
Po dokončení výpočtu vyvolejte a zkontrolujte výpis chyb.
Výsledky (počáteční stav)
Pokud výpočet proběhl bez chyb, lze zobrazit výsledky v záložce post-procesingu. Pro optimalizaci nás zajímá maximální deformace ve směru osy Z. Výsledky této úlohy slouží jako vstup pro parametrickou optimalizaci.
Proces parametrické optimalizace
Geometrická (parametrická) optimalizace se v prostředí NX Pre/Post definuje jako nový proces. Výchozím bodem tohoto procesu je libovolná úloha, která má výsledky. V našem případě je to předchozí úloha lineární statiky.
Cíl optimalizace (Objectives)
Proces optimalizace musí mít předem určený cíl (minimalizaci/maximalizaci objektivní funkce). Cílem může být například snížení hmotnosti, nebo dosažení konkrétních hodnot (deformace, napětí, ...). V našem případě se jedná o minimalizaci objemu.
Omezení optimalizace (Constraints)
Dosažení cíle optimalizace může být omezeno definovanými hodnotami, které nelze překročit. V našem případě nechceme aby absolutní hodnota posunutí ve směru Z byla větší než 1mm.
Proměnné parametry (Design Variables)
Aby docházelo ke změně geometrie (a tím možnosti dosažení cíle) je potřeba definovat proměnné parametry a možný rozsah jejich hodnot. V případě velkého množství parametrů je vhodné nejprve provést tzv. citlivostní analýzu, která odhalí jak velký vliv má změna jednotlivých proměnných na hodnotu objektivní funkce.
Parametry optimalizace (Control Parameters)
Optimalizaci lze omezit množstvím iterací (maximální počet spuštění výpočtu). Dále definujeme tyto parametry:
- Max. Constraint Violation (%) : Maximální možná procentuální odchylka od hodnoty omezení
- Relative Convergence (%) : Proces se ukončí když je změna hodnoty cíle v po sobě jdoucích iteracích v tomto % rozsahu
- Absolute Convergence : Proces se ukončí když je změna hodnoty cíle v po sobě jdoucích iteracích v tomto rozsahu
Úloha se spouští pomocí Solve na úrovni procesu.
Výsledky parametrické optimalizace
V průběhu řešení úlohy se jednotlivé výsledky zpracovávají v MS Excel. Na konci je pak možné si prohlédnout hodnoty parametrů jednotlivých iterací, včetně výsledků. Výsledná změna geometrie zůstává zachována i v parametrickém modelu. U jednotlivých iterací je viděl i hodnota omezení, jejíž překročení je označeno červeně.
