optiSLang: Multidisziplinäre Optimierung und Robustheitsbewertung

optiSLang ermöglicht dem Nutzer mittels vordefinierter Menüführung eine nutzerfreundliche Durchführung von Sensitivitätsstudien, multidisziplinärer Optimierung, Robustheitsbewertung, Zuverlässigkeitsanalyse und Robust Design Optimierung. Vorhandene Simulationsprozesse aus beliebigen CAE-Programmen, Pre- und Postprozessoren können mittels eines grafischen Editors über ASCII-Dateien angeschlossen und einer parametrischen Sensitivitätsstudie, Optimierung bzw. stochastischen Analyse zugänglich gemacht werden. Eine wichtige Innovation von optiSLang ist das vordefinierte interaktive Postprozessing, welches das schnelle Auffinden von optimalen und robusten Designs ermöglicht. Dies erlaubt auch „Nicht-Optimierungs-Spezialisten“, eine einfache und sichere Durchführung von multidisziplinärer Optimierung und stochastischer Analyse. Zur Optimierung können in optiSLang Gradientenverfahren, Genetische Algorithmen und Evolutionsstrategien, sowie adaptive Response Surface Methoden verwendet werden.

Für eine optimale Bauteilauslegung ist es wichtig, dass Streuungen von Eingangsgrößen nicht zu unerwünschten Streuungen der Produkteigenschaften führen. In optiSLang können hierzu varianz- oder wahrscheinlichkeitsbasierte Robustheitsbewertungen des Designs durchgeführt werden. Zur Bewertung der Robustheit verfügt optiSLang über einen umfangreichen Satz an statistischen Kenngrößen (Variation, Korrelation, Bestimmtheiten, Wahrscheinlichkeiten). Zur Berechnung der Zuverlässigkeit bietet optiSLang leistungsfähige Algorithmen der stochastischen Analyse (FORM, diverse Samplingverfahren) wahlweise in Kombination mit adaptiven Response Surface Methoden an. Alle Methoden der Optimierung und der stochastischen Analyse können für Aufgabenstellungen der Robust Design Optimierung miteinander kombiniert werden werden.

Eine durchgängige Parametrisierung der Modelle ist der Schlüssel zum Erfolg parametrischer Designoptimierung. Bezüglich parametrischer Modellerstellung bietet die ANSYS Workbench heute exzellente Möglichkeiten. optiSLang kann mittels eines ANSYS Workbench Plugins direkt auf alle Parameter der Workbench zugreifen und eröffnet damit neue Möglichkeiten parametrischer Optimierung. Der Traum der Optimierung von CAD-Parametern in einem vollautomatischen CAE-Prozess kann damit ein Stück weit mehr Realität werden.

Konzept

ANSYS Workbench eröffnet mit seinen exzellenten Möglichkeiten der Parametrisierung von CAE-Prozessen, von FEM- aber auch von Geometrieparametern neue Horizonte parametrischer Optimierung. Der alte Traum des direkten Zugriffs auf Konstruktionsparameter beginnt Wirklichkeit zu werden. Die Kombination optiSLang und ANSYS Workbench kreiert darüber hinaus eines der leistungsfähigsten general purpose Softwaretools parametrischer Sensitivitätsanalyse, Optimierung und Robustheitsbewertung.

Anwendung

• Parametrisierungo eines CAE-Modells in der Workbench Umgebung
• Export der definierten Parameter zu optiSLang
• Editieren und Vervollständigen der exportierten Problemdefinition
• Start der Designauswertungen für den gewählten Algorithmus mit Workbench als Solver
• Import einzelner Parameterkonfigurationen (Designs) in die Workbench Umgebung

Vorteile

Um die Möglichkeiten parametrischer CAD/CAE-Modellierungen komfortabel in optiSLang übernehmen zu können, wurde von DYNARDO und CADFEM ein bidirektionales Interface zwischen ANSYS Workbench und optiSLang entwickelt. Innerhalb der Prozesskette können hiermit alle Parametrisierungen in ANSYS Workbench oder den importierten CAD-Programmen durchgeführt und dann per Mausklick zu optiSLang exportiert werden. Beim Export werden das Solverskript zur Prozessautomatisierung, alle notwendigen Transfer-Files sowie die optiSLang Projektdateien erzeugt. Anschließend kann das Problem in optiSLang komplettiert und eine Sensitivitätsstudie, Optimierung, Robustheitsbewertung oder Zuverlässigkeitsanalyse durchgeführt werden. Die Prozessautomatisierung mit optiSLang gewährleistet dabei den vollautomatischen Ablauf der Erstellung des neuen Designs, der Aktualisierung der Geometrie und der Berechnung.