优化设计思想
著名教育学家对课后作业优化设计的观点
著名教育学家对课后作业优化设计的观点课后作业设计是小学语文教学的重要组成部分，是对课堂活动的有效补充，不仅可以检验学生对知识的掌握和吸收程度，而且为其提供了一个自我表现、自我反思的空间，有利于学生学习能力的提升。
简要分析了优化小学语文课后作业设计的原则，并结合现存不足与问题设计了灵活多样的作业形式，以期在激发学生对语文知识兴趣的同时，引导学生树立良好的自主学习意识，为其健康全面成长奠定坚实的基础。
作业是检验课堂效果的重要手段，而在作业设计中，却存在着很多的问题。
在作业教辅市场庞大的今天，市场上有琳琅满目的语文作业练习，很多教师为了简单省事，直接用现成的教辅资料作为学生的作业，然而这种“拿来主义”，并不能真正提升全体学生的语文基础运用能力，毕竟教辅市场上的作业质量参差不齐。
当前，很多小学教师在设计作业时，没有关注到本学科的学科素养，让学生抄写字词，一遍又一遍，而在抄写中，学生的思维没有活跃起来。
机械呆板的操作并不能提升学生的语文综合学习能力，反而会让语文学习走向一个误区。
优化作业设计，让思维活跃起来，让学生可以在作业中充满想象，充满期待，在完成作业的过程中思想更加深刻，拥有创造力，如此，作业才是有效的，在具体的作业设计中，教师可以为学生多设计一些生活化、思辨性和开放性的作业，让每个学生都能够在这样的作业中充满力量，提升能力。
一、趣味性：体验语文的魅力兴趣是最好的老师。
长期以来，小学语文作业设计的目的不明确，形式较为固定，内容比较单一，大多数是抄写字词与背诵课文以及完成练习册为主。
这种作业形式不仅无法调动学生的作业兴趣，还会加重学生的作业负担和学习压力。
对大多数高年级的学生来说，这种机械重复、缺乏实践、毫无趣味的作业并不能满足他们个性发展的需要。
因此，容易以消极敷衍的态度对待作业，从而出现作业完成不及时和作业质量差等情况。
时间一长，语文作业必定会陷入恶性循环状态，影响小学语文教学质量。
对此，教师在进行作业设计时需要对学生的喜好与实际学情进行充分考虑，把握学生的兴趣点，把作业设计和语文教学内容相结合，让学生在学习巩固所学知识的同时，感受到语文作业的趣味。
优化设计——精选推荐
优化设计优化设计：就是在规定的设计限制条件下，运⽤最优化原理和⽅法将实际⼯程设计问题转化为最优化问题，然后以计算机为⼯具进⾏寻优计算，在全部可⾏设计⽅案中，寻求满⾜预定设计⽬标的最佳设计⽅案。
优化设计的⽅法：⾸先必须将实际问题加以数学描述，形成⼀组由数学表达式组成的数学模型；然后选择⼀种最优化数值计算⽅法和计算机程序，在计算机上进⾏寻优运算求解，得到⼀组最佳的设计参数。
这组设计参数就是设计的最优解。
优化设计的步骤：（1）设计课题分析（2）建⽴数学模型（3）选择优化设计⽅法（4）上机计算求优解上述优化设计过程的四步其核⼼是进⾏如下两项⼯作：⼀是分析设计任务，将实际问题转化为⼀个最优化问题，即建⽴优化问题的数学模型；⼆是选⽤适⽤的优化⽅法在计算机上求解数学模型，寻求最优设计⽅案。
数学模型三要素：设计变量（独⽴）：⽬标函数的极⼩化minf(x)：约束条件：g(x)<0等值线有以下⼏个特点：(1) 不同值的等值线不相交；(2) 除极值点外，在设计空间内，等值线不会中断；(3) 等值线充满整个设计空间；(4) 等值线分布的疏或密，反应出函数值变化的慢或快；(5) ⼀般来说，在极值点附近，等值线近似是同⼼椭圆族，极值点就是椭圆的中⼼点。
在设计空间内，⽬标函数值相等点的连线：对于⼆维问题，构成了等值线；对于三维问题，构成了等值⾯；对于四维以上的问题，则构成了等值超曲⾯。
约束条件约束条件是设计变量选取的限制条件，或称设计约束。
按照约束条件的形式不同，约束有不等式和等式约束两类，⼀般表达式为：约束的⼏何意义是它将设计空间⼀分为⼆，形成了可⾏域和⾮可⾏域。
不满⾜约束条件的设计点构成该优化问题的不可⾏域。
可⾏域也可看做满⾜所有约束条件的设计点的集合，因此，可⽤集合表⽰如下：对于优化问题数学模型的求解，⽬前可采⽤的求解⽅法有三种：数学解析法⽤数学解析法（如微分、变分法等）来求出最优解数学解析法是优化设计的理论基础。
生物优化设计的原理与方法
生物优化设计的原理与方法随着科技的发展，人类对更高效、更能贴合自然的生物设计越来越感兴趣。
生物优化设计（biomimetic design）便在这个趋势中应运而生。
所谓生物优化设计，指的是通过仿效自然界生物的形态、结构、功能等，设计出更加高效、可持续、环保的产品和建筑等，以达到人类与自然和谐共处的目的。
生物优化设计的原理和方法非常值得我们深入了解。
一、借鉴自然形态生物优化设计的第一个原理，就是要从自然中汲取灵感。
比如，人们了解到蝴蝶翅膀上的鳞片可以使蝴蝶更容易飞行，就可以将这一特征应用到设计中，以改善飞行器的性能。
又比如，水黾身上的特殊纹路能够使它们在表面附着，这一特性可以借鉴到建筑物的墙面设计中。
这种借鉴自然形态的方法，需要对自然界有很深入的了解，并且要有大胆的想象力，才能做到把自然景象融入到设计中。
二、重视材料质地生物优化设计的第二个原理，是重视材料的质地。
在自然界中，生物体的质地往往和它的生存环境有很大关系，比如，在干燥的环境中生活的动物，身体表面往往有一层特殊的涂层，以防止排水。
这种涂层的材料质地，可以借鉴到建筑材料的使用中，以达到节约水资源的目的。
此外，材料的再生和利用，也是生物优化设计的一大关注点。
自然界中的生物体，都是源源不断地通过自身代谢过程产生能量、释放废物，这种循环的机制可以借鉴到产品的设计中，以降低对自然资源的消耗。
三、模拟生物活动生物优化设计的第三个原理，是模拟生物活动。
比如，许多湿地鸟类在行走时的脚掌会向下深插，这一动作可以使鸟在泥土表面行走更加稳定。
这种动作可以借鉴到步行机器人的设计中，以增强机器人在不良地面的移动能力。
模拟生物活动的技术，需要对生物体的动作和结构都有很深入的了解，同时还要具备很高的技术水平，以将观察到的生物动作和结构精准地应用到设计技术中。
四、注重能量效率最后一个生物优化设计的原理，就是注重能量效率。
在自然界中，生物体需要不断地消耗能量以维持自身生命活动，但是它们往往可以在不消耗过多能量的情况下完成各种任务。
新课改下小学语文作业优化设计理念、原则和策略
新课改下小学语文作业优化设计理念、原则和策略摘要：由于教育新课标改革的不断推进和深入,在实际教学过程中,老师对学生们作业的设置有了全新的需求。
更关键的是,设计家庭作业时必须有独特性和创新的思路。
在设计作业内容时,老师们不但要兼顾对单元知识点和重要知识的复习与巩固,同时还要看到各个学生们的知识储备、语言接受能力以及复习过程中的差异。
关键词：新课改；小学语文；作业引言：课后作业是丰富课堂知识的主要形式之一,它也是联系课本知识与课外知识之间的重要载体。
语文老师应认真思考如何设计多样化的作业，使学生们巩固课堂所学知识，发展思想素养和知识技能,并学会自主收集和处理文字资料,应用语文知识处理现实问题。
所以,在国家大力推动新课程标准的发展背景下,学校语文课作业设计就必须体现新理念、新要求,以凸显丰富多样化作业设计的教育价值。
一、小学语文作业优化设计理念新课改的理念是以人为本,实现为学校全方位服务,面向所有学生们这两个全面。
教育要关注学生们实际生活、具备参与性、资源多样化、方式多样化等诸多方面。
理念既作为一个概念,又作为一个活动,理念具有前瞻性和时代性。
对小学语文的新课改思想主要包括了培育儿童人文情感,激发综合素养,培育儿童阅读爱好,拓宽知识,推动儿童健康发展,充分认识社会和文化与发展的相互关系等。
对小学语文作业应从培养学生们兴趣入手，呈现多样性，增添实践性作业。
二、小学语文作业优化设计的基本性原则（一）主体性原则。
在新课标改革下,提出以学生们全面发展为主题的新课程设计理念,并强调了学生们的自主性教学。
在优化学校的语文课作业设计过程中,老师应把握学生们的个性特征和个体差异,合理调节作业量和试题难易程度,从不同方面满足学生们的心理需求,从而充分调动了学生们的浓厚兴趣和求知欲,使学生们在写作文时有效地掌握学科知识点,进而增强了学生们对语文教学的信心。
（二）趣味性原则。
小学生们活泼好动，思维方式比较活跃。
传统的小学语文作业内容复杂难懂，严重制约着学生们的思维能力。
优化设计方法
优化设计方法在当今竞争激烈的市场环境中，优化设计方法对于企业的发展至关重要。
优化设计不仅可以提高产品的性能和质量，还可以降低成本、提高效率，从而提升企业的竞争力。
在本文中，我们将探讨一些常用的优化设计方法，希望能够为广大设计师和企业提供一些参考和借鉴。
首先，要进行优化设计，我们需要对产品进行全面的分析和研究。
这包括对产品的功能、结构、材料、工艺等方面进行深入的了解，找出存在的问题和不足之处。
只有通过深入的分析，才能找到合适的优化方案。
其次，我们可以借鉴一些先进的设计理念和方法。
比如，可以引入模块化设计思想，将产品拆分成若干个独立的模块，通过对模块的优化和组合，来实现整体产品的优化。
同时，也可以借鉴一些先进的工艺技术，比如3D打印、激光切割等，来实现产品的精细化和个性化。
另外，要进行优化设计，还需要充分考虑用户的需求和体验。
只有将用户的需求放在首位，才能设计出更加贴合市场需求的产品。
可以通过用户调研、市场分析等手段，来了解用户的真实需求，然后根据这些需求来进行产品的优化设计。
此外，优化设计还需要充分考虑可持续发展的理念。
在设计过程中，要尽量减少对环境的影响，选择可再生材料，降低能耗，提高资源利用率等。
只有这样，才能够实现可持续发展的目标。
最后，要进行优化设计，还需要充分发挥团队的创造力和合作精神。
只有团队成员之间的密切合作和良好的沟通，才能够找到最佳的设计方案。
因此，企业需要建立一个积极向上、团结合作的团队氛围，给予团队成员充分的发挥空间，鼓励他们提出创新的想法和建议。
综上所述，优化设计是企业发展的关键之一。
通过深入分析、借鉴先进理念、考虑用户需求和体验、注重可持续发展、发挥团队创造力等方法，可以实现产品的优化设计，提高企业的竞争力，赢得市场的青睐。
希望本文的内容能够为广大设计师和企业提供一些启发和帮助，共同推动优化设计方法的不断进步和发展。
软件开发中的设计思想与实践
软件开发中的设计思想与实践随着时代的发展，软件已经成为现代社会不可缺少的部分。
软件开发是指在计算机软件生命周期中，从软件需求调查、软件设计、程序编写到测试和维护，一系列基于软件开发模型的过程。
在软件开发过程中，设计思想和实践是不可或缺的一部分。
一、设计思想1.1 需求驱动设计需求驱动设计是一种面向对象的设计方法。
它的核心思想是使软件设计与需求密切相关，并通过每个需求驱动每个设计决策。
需求驱动设计可以帮助开发人员更好地理解需求，确保软件按照用户的期望开发，并提高软件的质量和可维护性。
1.2 面向对象设计面向对象设计是一种软件设计方法，程序被组织成对象的集合，每个对象都有自己的数据和方法，对象之间通过消息进行交流。
面向对象设计可以使软件更易于维护和更新，同时还能提高软件的可拓展性和可重用性。
1.3 优化设计优化设计是一种将系统性能与可维护性和可拓展性相结合的方法。
它的核心思想是通过系统性能优化，减少计算机资源消耗，提高代码效率，从而提高软件的可用性。
同时，优化设计也应该考虑到软件的可维护性和可拓展性，以便随着时间的推移不断加强软件的功能。
二、实践2.1 代码重构代码重构是指对现有代码进行重构，以提高软件的质量和可维护性。
代码重构的目的是优化代码设计，减少代码的复杂性，并提高代码的可读性。
代码重构的好处是使代码更易于维护和更新，并增强软件的性能和稳定性。
2.2 单元测试单元测试是一种通过编写小而独立的测试单元来测试软件的方法。
单元测试的好处是早期发现错误，帮助团队更快地识别问题和解决问题。
单元测试可以帮助开发人员创建更可靠和稳定的软件，提高软件的可维护性和可重用性。
2.3 设计模式设计模式是指在软件设计中常见的问题的解决方案。
设计模式可以提高软件的可读性和可维护性，并帮助软件快速应对变化。
设计模式的好处是提高软件的效率和生产力，缩短软件的开发周期。
总结软件开发中的设计思想和实践是软件成功的关键要素之一。
构建高效课堂 优化教学设计
构建高效课堂优化教学设计标签：语文教学;优化设计;高效课堂;学习兴趣一、优化思想设计明确高效课堂前提《语文课程标准》（以下简称《标准》）指出“学生是学习的主体，语文课程必须根据学生身心发展和语文学习的特点，爱护学生的好奇心、求知欲，鼓励学生自主阅读、自由表达，充分激发他们的问题意识和进取精神”。
那么，作为教师要实现高效课堂目标，教师就要首先给自己准确定位，教师要做课堂教学活动的组织者和合作者，学生学习的引导者。
其次，要给学生准确定位，学生做课堂学习的主人，整个课堂都应以学生的自主阅读、自我感悟、自我学习为主，同时贯穿在师生之间以及生生之间的交流、沟通和碰撞。
在课堂教学设计时必须以学生的成长和发展为本，必须让课堂成为学生展示和成长的舞台。
要有一种民主、和谐、开放和合作的课堂教学设计思想和理念。
将课堂这块主阵地交给学生，让学生在课堂畅谈自己的阅读感受，表达自己的心声，从而达到学会、会学和乐学的目标。
二、优化目标设计关注学生的个体差异学生是学习的主体，设计教学目标时，教师要以课程标准提出的学生培养目标为依据，确定对学生终生发展有用的知识为教学内容，让学生对“保底目标”的内容人人学会。
同时，根据学生的禀赋和个性特征，进行拓展性知识的设计和多层次能力的训练。
总之，在目标设计中，既要让学习能力弱的学生“吃得下”，又要让学习能力强的学生“吃得饱”。
要让每个学生在课堂上学有所获。
从而让他们能产生学习的成就感。
以此来培养他们对学习的兴趣。
同时，要克服教学设计中目标虚化现象，使学生应该掌握的知识、必须迁移的能力和尽量开发的潜力有机融合，目标具有检测的可操作性，达到用设计的目标完全可以评价课堂生成度的要求。
在教学活动中，每个学生有了具体的学习目标，并且目标可以在学生能力范围内完成，课堂的有效性就容易实现了。
三、优化预习设计做好高效课堂的铺垫《中庸章句》中说：“凡事预则立，不预则废。
”当前教学，许多人都把课堂效率的目光投向老师，要老师精心备课，尽心设计，其实学生也需要备课，那就是课前预习。
现代设计理论与方法-优化设计.ppt
若只有选择和交叉，而没有变异，则无法在 初始基因组合以外的空间进行搜索，使进化过 程在早期就陷入局部解而进入终止过程，从而 影响解的质量。为了在尽可能大的空间中获得 质量较高的优化解，必须采用变异操作。
可见，这是一个三维非线形规划问题。为了
简化问题，可根据等式约束条件消去一个设计变
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ量：
h = 3 /（ l ·w）
则该问题从原来的三维问题转化为二维问题。
4．建立数学模型的一般过程 1）分析设计问题，初步建立数学模型 即使是同一设计对象，如果设计目标和设计
条件不同，数学模型也会不同。因此，要首先弄 清问题的本质，明确要达到的目标和可能的条件， 选用或建立适当的数学、物理、力学模型来描述 问题
交叉体现了自然界中信息交换的思想。交叉 有单点交叉、多点交叉、还有一致交叉、顺序 交叉和周期交叉。单点交叉是最基本的方法， 应用较广。它是指染色体切断点有一处，例：
A:101100 1110 101100 0101
B : 001010 0101001010 1110
（3）变异 (Mutation Operator)
3．约束条件 1）概念 为产生一个可接受的设计，设计变量本身或
相互间应该遵循的限制条件，称为约束条件。
2）表示方法
约束条件一般可表示为设计变量的不等式约束函数 形式和等式约束函数形式，即
gi（χ）= gi（χ1，χ2，…，χn）≤0 或者 gi（χ）= gi（χ1，χ2，…，χn）≥0
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1、引言
ANSYS程序最常见的优化算法有零阶方法，一阶方法，随机搜索法，等步长搜索法，乘子计算法和最优梯度法。
本篇仅作简单描述，更多的细节参见ANSYS Theory Reference chapter 20。
要想深刻的了解这些算法，需要具
有一定数学知识，并有一定的兴趣爱好才能精下心了好好的理解和学习这一部分的理论性内容，但这也是快速提
升自己水平的好途径。
2、优化算法简介
2.1 零介方法
零阶方法之所以称为零阶方法是由于它只用到因变量而不用到它的偏导数。
在零阶方法中有两个重要的概念：
1）目标函数和状态变量的逼近方法；
2）由约束的优化问题转换为非约束的优化问题。
逼近方法是指程序用曲线拟合来建立目标函数和设计变量之间的关系。
这是通过用几个设计变量序列计算目标函
数然后求得各数据点间最小平方实现的。
该结果曲线（或平面）叫做逼近。
每次优化循环生成一个新的数据点，
目标函数就完成一次更新。
实际上是逼近被求解最小值而并非目标函数。
状态变量也是同样处理的。
每个状态变
量都生成一个逼近并在每次循环后更新。
用户可以控制优化近似的逼近曲线。
可以指定线性拟合，平方拟合或平
方差拟合。
缺省情况下，用平方差拟合目标函数，用平方拟合状态变量。
用下列方法实现该控制功能：
Command: OPEQN
GUI: Main Menu>Design Opt>Method/Tool
转换为非约束问题的原因是状态变量和设计变量的数值范围约束了设计，优化问题就成为约束的优化问题。
ANSYS程序将其转化为非约束问题，因为后者的最小化方法比前者更有效率。
转换的实现方法是通过对目标函数
逼近加罚函数的方法计入所加约束的。
收敛检查：前面的或最佳设计是合理的而且满足下列条件之一时，问题就是收敛的：1）目标函数值由最佳合理设计到当前设计的变化应小于目标函数允差。
2）最后两个设计之间的差值应小于目标函数允差。
3）从当前设计到最佳合理设计所有设计变量的变化值应小于各自的允差。
4）最后两个设计所有设计变量的变化值应小于各自的允差。
但收敛并不代表实际的最小值已经得到了，只说明以上四个准则之一满足了。
因此，用户必须确定当前设计优化
的结果是否足够。
如果不足的话，就要另外做附加的优化分析。
对于零阶方法，优化处理器开始通过随机搜索建立状态变量和目标函数的逼近。
由于是随机搜索，收敛的速度可
能很慢。
用户有时可以通过给出多个合理的起始设计来加速收敛。
只简单的运行一系列的随机搜索并删除所有不
合理的设计。
也可以运行多次单独的循环，并在每次运行前指定新的设计变量序列来生成起
始设计序列。
2.2 一阶方法
一阶方法同零阶方法一样，一阶方法通过对目标函数添加罚函数将问题转换为非约束的。
但是，与零阶方法不同
的是，一阶方法将真实的有限元结果最小化，而不是对逼近数值进行操作。
一阶方法使用因变量对设计变量的偏导数。
在每次迭代中，梯度计算（用最大斜度法或共轭方向法）确定搜索方
向，并用线搜索法对非约束问题进行最小化。
因此，每次迭代都有一系列的子迭代（其中包括搜索方向和梯度计
算）组成。
这就使得一次优化迭代有多次分析循环。
OPFRST命令(Main Menu>Design Opt>Method/T ool)有两个输入域可以用来改善一阶方法的收敛。
用户可以指定计
算梯度的设计变量范围变化程度，也可以指定线搜索步长的范围。
一般来说，这两个输入值的缺省数值就足够了。
见ANSYS Theory Reference。
一阶方法在收敛或中断时结束。
当当前的设计序列相对于前面的和最佳序列满足下面任意一种情况时，问题就称
为收敛：
1）目标函数值由最佳合理设计到当前设计的变化应小于目标函数允差。
2）从当前设计到前面设计目标函数的变化值应小于允差。
3）同时要求最后的迭代使用最大斜度搜索，否则要进行附加的迭代。
与零阶方法相比，一阶方法计算量大且结果精确。
但是，精确度高并不能保证最佳求解。
一阶方法可能在不合理
的设计序列上收敛。
这时可能是找到了一个局部最小值，或是不存在合理设计空间。
如果出现这种情况，可以使
用零阶方法，因其可以更好的研究整个设计空间。
也可以先运行随机搜索确定合理设计空间（如果存在的话），
然后以合理设计序列为起点重新运行一阶方法。
一阶方法更容易获得局部最小值。
（见后面“局部和全局最小值
”的说明。
）这是因为一阶方法从设计空间的一个序列开始计算求解，如果起点很接近局部最小值的话，就会选
择该最小值而找不到全局最小值。
2.3 随机搜索法
随机搜索法[OPTYPE，RAND]，程序完成指定次数的分析循环，并在每次循环中使用随机搜索变量值。
用户可以用
OPRAND命令(Main Menu>Design Opt>Method/Tool)指定最大迭代次数和最大合理设计数。
如果给出了最大合理设
计数，在达到这个数值时循环将终止，而忽略最大迭代次数是否达到。
随机搜索法往往作为零阶方法的先期处理。
它也可以用来完成一些小的设计任务。
例如可以做一系列的随机搜索
，然后通过查看结果来判断当前设计空间是否合理。
2.4 等步长搜索法
等步长搜索法[OPTYPE，SWEEP]用于在设计空间内完成扫描分析。
将生成n*NSPS个设计序列，n是设计变量的个数
，NSPS是每个扫描中评估点的数目（由OPSWEEP命令指定）。
对于每个设计变量，变量范围将划分为NSPS-1个相
等的步长，进行NSPS次循环。
问题的设计变量在每次循环中以步长递增，其他的设计变量保持其参考值不变。
设
计序列中设计变量的参考值用OPSWEEP命令的Dset指定（Main Menu>Design Opt>Method/Tool）。
用下列方法图示设计变量数值和响应变量的数值关系：
Command: OPLSW
GUI: Main Menu>Design Opt>Tool Results>Sweeps
2.5 乘子计算法
乘子计算法[OPTYPE，FACT]用二阶技术生成设计空间上极值点上的设计序列数值。
（这个二阶技术在每个设计变
量的两个极值点上取值。
）可以用OPFACT命令(Main Menu>Design Opt>Method/T ool)指定是完成整体的还是部分
子的评估。
对于整体评估，程序进行2n次循环，n是设计变量的个数。
1/2部分的评估进行2n/2次循环，依此类推。
可以用棒式图和表格显示目标函数或状态变量的某些方面。
例如，可以图示每个设计变量对目标函数的主要作用。
用户同样可以查看两个和三个变量之间的互相作用。
用下列命令显示棒式图：
Command: OPLFA
GUI: Main Menu>Design Opt>Tool Results>Factorial
2.6 最优梯度法
最优梯度法[OPTYPE，GRAD]计算设计空间中某一点的梯度。
梯度结果用于研究目标函数或状态变量的敏感性。
用
下列方式指定在哪个设计序列计算梯度：Command: OPGRAD
GUI: Main Menu>Design Opt>Method/Tool
用户可以用图显示设计变量和响应变量的数值。
纵坐标表示目标函数或状态变量的实际数值。
横坐标表示设计变
量一个小的（1%）变化值。
用下列方法列表表示结果：
Command: OPRGR
GUI: Main Menu>Design Opt>Tool Results>Print
3、本篇总结
本篇介绍了ANSYS优化设计模块集成的优化设计算法的基本思想，对想要进行学习和研究ANSYS优化设计的人来说
，深刻的理解了这些算法才能更好的将优化设计应用于工程问题的分析，并且能够将自己的优化思想转换成优化
算法集成到ANSYS平台下，为自己的分析服务。