OptiStruct及HyperStudy优化与工程应用

为了满足用户的学习需求，Altair（澳汰尔）曾于2013年出版《OptiStruct&HyperStudy理论基础与工程应用》。在过去的几年里，随着软件的不断升级，软件功能与界面已经变化很多，用户迫切需要一本和当前软件版本匹配的中文教程。
本书内容
本书第1~9章介绍OptiStruct优化，第10~16章介绍HyperStudy的相关功能。
第1章是OptiStruct简介，包括OptiStruct功能概述、帮助文件使用指南、out文件内容解释、优化常用操作和优化控制卡片，是学习OptiStruct优化的基础。
第2章是拓扑优化和自由尺寸优化，介绍了优化三要素、制造约束、多模型优化、失效安全优化等基础知识，给出了几个应用性很强的入门案例，并在后通过一些工程实例讲解了1D/2D/3D拓扑优化的使用技巧。
第3章是形貌优化，介绍了形貌优化中的设计变量、制造约束和控制参数以及第二类响应，包含多个入门实例和工程实例，涉及冰箱、汽车、电池等多种产品的结构优化，既详细讲解了优化的操作步骤，也提供了各种零部件的具体优化思路。
第4章是尺寸优化，介绍了尺寸优化中的设计变量和变量关联，以及第三类响应、灵敏度分析、全局搜索，实例涉及汽车、建筑、飞机等的多种常见优化分析场景。
第5章是形状优化和自由形状优化。通过理论知识和应用实例介绍了形状优化和自由形状优化技术，通过大量实例介绍了网格变形技术的概念及变形域和控制柄、变形体、映射到几何、自由变形等变形方法，后还给出了铸造件、注塑件、钣金件的优化工程实例。
第6章是增材制造优化，除介绍增材制造的基础知识外，还包括增材制造中拓扑优化、基于PolyNURBS工具进行几何重构、格栅优化的多个实例。这一章多次使用到Inspire模块。
第7章是复合材料优化，介绍了复合材料优化的概念和铺层复合材料优化三阶段，工程实例包括机翼结构复合材料蒙皮优化和工字梁复合材料优化。
第8章是等效静态载荷法、热、疲劳及非线性优化。在对等效静态载荷法、热工况、疲劳工况优化进行简要介绍的基础上，给出了相应的应用实例及复杂工程实例，涉及风道挡板、散热器、汽车悬挂控制臂、发动机连杆、轮毂等结构件。
第9章是Altair概念设计优化流程与多学科优化工具，主要介绍实际优化项目中的一些考虑以及多学科优化的软件工具。
第10章是HyperStudy简介与理论基础，简要介绍了HyperStudy的操作方法及试验设计（DOE）、近似模型、优化方法和随机性分析。
第11章是建立HyperStudy模型，介绍了HyperStudy支持的求解器及其注册，以及添加模型、定义输入变量、测试模型、定义输出响应等建立HyperStudy模型的整个过程，添加模型阶段包括Operator等各类模型的参数化，后还介绍了如何驱动UG等CAD软件参数化几何模型。全章通过大量不同情况的实例讲解了这些过程，本章是后续DOE、响应面拟合、优化和随机性分析的基础。
第12章是试验设计（DOE），介绍了DOE的概念及不同算法，后给出了三个工程实例，包括白车身DOE分析、联合有限元求解器分析以及实验数据的应用。
第13章是响应面拟合，介绍了响应面的概念及不同算法，提供了踏板机构、前悬架转向拉杆、座椅等结构的优化实例。
第14章是HyperStudy优化，首先介绍了HyperStudy优化、多目标优化、多模型与多学科优化、不确定性优化的基础知识和多个操作实例，然后详细介绍了其中的优化算法及复杂优化问题的解决思路，后是各种求解器相关的优化应用，涉及结构、流体、电磁场等各个学科的求解器。本章内容是工程实际中应用HyperStudy多的一部分。
第15章是随机性分析，介绍了随机性分析的概念及不同的采样算法。
第16章是HyperStudy技术专题，介绍了HyperStudy文件管理、使用Verify进行响应面结果验证、自定义求解器和使用高性能计算这四项内容，后以Tcl和Python的有趣实例作为全书的结尾。
本书的核心内容都在实例中进行讲解，我们把做好实例作为主要的努力方向，而且每个实例都有配套的操作视频以及相关的文件，以帮助读者高效地完成学习。
读者对象
OptiStruct及HyperStudy优化与工程应用前言本书主要面向有一定OptiStruct和HyperStudy使用经验的用户，不过为了帮助零基础用户，每章都安排了多个简单而完备的入门案例。另外，还准备了相关的系列视频教程供读者下载学习，包括HyperMesh基础教程和高级教程、OptiStruct分析优化基础和高级教程、HyperStudy基础教程。此外，还准备了HyperMesh、HyperStudy和OptiStruct的全套tutorial入门视频教程和Templex、Tcl二次开发、Compose等专题视频教程以供拓展学习。
如何获取更多资料
Altair是一家非常开放的公司，以帮助客户解决实际问题为技术工作的主要目标,包括在中国区无条件免费提供学习资料。
 关注微信公众号“Altair澳汰尔” ，二维码如图01所示。在“技术应用”>“培训资料”中获得网盘下载链接，在网盘文件夹“学习培训”中可看到OptiStruct和HyperStudy等相关的学习资料。具体操作也可以参考视频“CH0_1_通过微信获取学习资料mp4”（见图02）。
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《OptiStruct及HyperStudy优化与工程应用》是在2019版HyperWorks软件基础上编写的OptiStruct和HyperStudy优化教程。全书首先深入讲解了拓扑优化、自由尺寸优化、形貌优化、尺寸优化、形状优化、自由形状优化、增材制造优化、复合材料优化，以及等效静态载荷法、热、疲劳及非线性优化等OptiStruct优化技术，然后详细介绍了HyperStudy相关的各种优化技术。本书对软件功能与应用的介绍非常全面，并包含大量的实用案例，读者只需要这一本书就可以解决OptiStruct和HyperStudy这两款软件的绝大部分应用问题。
《OptiStruct及HyperStudy优化与工程应用》是学习HyperWorks优化技术的手册，可作为从事机械、汽车、航空航天、船舶、电子等行业的工程技术人员的自学或参考用书，也可作为理工科院校相关专业师生的教学用书。

几位作者在澳汰尔作为技术支持十余年，具有扎实的CAE理论基础，一直为国内外汽车、航天航空、电子等各种行业的产品设计提供技术支持与解决方案，具有非常丰富的工程实战经验；秉承澳汰尔的优良传统，不遗余力地为用户提供大量学习资源，曾出版多本图书，具有丰富的图书写作经验。

序
前言
第1章OptiStruct简介
1.1OptiStruct功能概述
1.2帮助文件使用指南
1.3.out文件内容解释
1.4OptiStruct优化的一些常用操作
1.5优化控制卡片

第2章拓扑优化和自由尺寸优化
2.1拓扑优化和自由尺寸优化简介
2.1.1拓扑优化简介
2.1.2自由尺寸优化简介
2.1.3实例：michell模型拓扑优化
2.1.4实例：方板的自由尺寸优化
2.1.5网格收敛性研究
2.2优化三要素
2.2.1设计变量
2.2.2响应
2.2.3约束和目标
2.3制造约束
2.3.1成员尺寸约束
2.3.2拔模和挤压约束
2.3.3对称约束
2.3.4模式重复约束
2.3.5均匀模式约束
2.4多模型优化
2.5失效安全优化
2.6多材料拓扑优化
2.7工程实例
2.7.1轨道支撑柱安装位置优化（1D）
2.7.2使用加权柔度响应进行多工况模型的拓扑优化（2D）
2.7.3转向节与挂钩结构拓扑优化（3D）

第3章形貌优化
3.1形貌优化技术简介
3.1.1形貌优化的概念
3.1.2形貌优化适用场景
3.1.3实例：冰箱抽屉底板形貌优化
3.2设计变量、制造约束和控制参数
3.2.1设计变量
3.2.2制造约束
3.2.3拉延筋控制参数
3.3第二类响应
3.3.1第二类响应介绍
3.3.2实例：使用方程响应优化安全带牵引器支架
3.4工程实例
3.4.1电池包外壳形貌优化
3.4.2拓扑和形貌联合优化
3.4.3基于频响分析的车身地板形貌优化
3.4.4SUV背门内板形貌优化

第4章尺寸优化
4.1尺寸优化技术简介
4.1.1尺寸优化基本概念
4.1.2实例：扭转工况下的车架厚度优化
4.2设计变量和变量关联
4.2.1离散变量
4.2.2变量关联
4.2.3批量创建尺寸变量
4.2.4尺寸优化结果的后处理
4.2.5实例：厚度依赖的车架尺寸优化
4.2.6实例：高层建筑框架结构梁截面优化
4.3第三类响应
4.3.1Excel响应定义方法
4.3.2实例：基于Excel响应的机身蒙皮优化
4.3.3Compose响应定义方法
4.3.4实例：基于Compose响应的钢结构节点优化
4.3.5用C语言和Fortran语言定义响应
4.4灵敏度分析
4.4.1灵敏度的数学表达
4.4.2灵敏度分析方法
4.4.3实例：白车身钣金厚度的灵敏度分析
4.5全局搜索
4.5.1局部解与全局解
4.5.2全局搜索算法
4.5.3实例：框架结构梁截面优化的全局搜索计算

第5章形状优化和自由形状优化
5.1形状优化和自由形状优化简介
5.1.1什么是形状优化
5.1.2实例：2D工字梁结构的形状优化
5.1.3什么是自由形状优化
5.1.4实例：带孔方板的自由形状优化
5.2网格变形技术
5.2.1网格变形总体介绍
5.2.2变形域和控制柄方法
5.2.3变形体方法
5.2.4映射到几何方法
5.2.5自由变形方法
5.2.6形状及相关操作
5.2.7对称工具
5.2.8变形约束
5.3工程实例
5.3.1铸造件形状优化
5.3.2注塑件加强筋位置优化
5.3.3钣金件形状和自由形状联合优化

第6章增材制造优化
6.1增材制造简介
6.1.1增材制造现状
6.1.2Altair增材制造解决方案
6.2增材制造结构优化
6.2.1实例：基于静力学仿真的拓扑优化
6.2.2实例：基于多体动力学仿真的拓扑优化
6.2.3实例：基于PolyNURBS工具进行几何重构
6.2.4实例：Inspire格栅优化
6.2.5实例：OptiStruct格栅优化

第7章复合材料优化
7.1复合材料优化解决方案
7.2铺层复合材料优化三阶段
7.2.1复合材料的建模、响应与制造约束
7.2.2阶段一：铺层形状优化
7.2.3阶段二：铺层厚度优化
7.2.4阶段三：铺层顺序优化
7.3工程实例
7.3.1机翼结构复合材料蒙皮优化
7.3.2工字梁复合材料优化

第8章等效静态载荷法、热、疲劳及非线性优化
8.1利用等效静态载荷法进行结构动态优化
8.1.1等效静态载荷法简介
8.1.2实例：基于Radioss模型进行等效静态载荷法优化
8.2基于热工况的优化
8.2.1热分析简介
8.2.2实例：热工况下的风道挡板形貌优化
8.2.3实例：热工况下的散热器拓扑优化
8.3基于疲劳工况的优化
8.3.1疲劳分析简介
8.3.2实例：疲劳工况下的控制臂拓扑优化
8.4工程实例
8.4.1非线性工况下的发动机连杆自由形状优化
8.4.2非线性工况下的轮毂拓扑优化

第9章Altair概念设计优化流程与多学科优化工具
9.1仿真驱动设计
9.2概念设计优化流程Altair.C123
9.2.1C1拓扑优化
9.2.2C2方案迭代
9.2.3C3细节优化
9.3C123概念设计优化流程的应用
9.4多学科优化
9.4.1多学科优化一般流程
9.4.2多学科优化工具MDO.Director

第10章HyperStudy简介与理论基础
10.1HyperStudy简介
10.1.1应用领域
10.1.2用户界面
10.1.3操作流程
10.2HyperStudy中的方法
10.2.1试验设计
10.2.2近似模型
10.2.3优化方法
10.2.4随机性分析

第11章建立HyperStudy模型
11.1求解器注册
11.1.1支持的求解器类型
11.1.2求解器注册流程
11.2添加模型和非文本类模型参数化
11.2.1HyperStudy支持的模型类型
11.2.2内置接口模型及其参数化
11.2.3Operator模型
11.3文本类

《OptiStruct及HyperStudy优化与工程应用》是在2019版HyperWorks软件基础上编写的OptiStruct和HyperStudy优化教程。全书首先深入讲解了拓扑优化、自由尺寸优化、形貌优化、尺寸优化、形状优化、自由形状优化、增材制造优化、复合材料优化，以及等效静态载荷法、热、疲劳及非线性优化等OptiStruct优化技术，然后详细介绍了HyperStudy相关的各种优化技术。本书对软件功能与应用的介绍非常全面，并包含大量的实用案例，读者只需要这一本书就可以解决OptiStruct和HyperStudy这两款软件的绝大部分应用问题。
《OptiStruct及HyperStudy优化与工程应用》是学习HyperWorks优化技术的手册，可作为从事机械、汽车、航空航天、船舶、电子等行业的工程技术人员的自学或参考用书，也可作为理工科院校相关专业师生的教学用书。

几位作者在澳汰尔作为技术支持十余年，具有扎实的CAE理论基础，一直为国内外汽车、航天航空、电子等各种行业的产品设计提供技术支持与解决方案，具有非常丰富的工程实战经验；秉承澳汰尔的优良传统，不遗余力地为用户提供大量学习资源，曾出版多本图书，具有丰富的图书写作经验。