基于Isight的CSSO算法框架

第２２卷增刊２　２０１３年１０月　计算机辅助工程　Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　Ａｉｄｅｄ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｖｏ１．２２　Ｓｕｐｐ１．２　０ｃｔ．２０１３　

文章编号：１００６—０８７１（２０１３）ｓ２－０３２４－０３　

基于Ｉｓｉｇｈｔ的ＣＳＳＯ算法框架　

杨学永　，　郭晓光　，　崔亚辉　

（１．南京航空航天大学无人机研究院，南京２１００１６；　２．北京思易特科技有限责任公司，北京１０００８２）　

摘要：概述多学科优化设计（Ｍｕｈｉｄｉｓｃｉｐｌｉｎａｒｙ　Ｄｅｓｉｇｎ　Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ，ＭＤＯ）在复杂产品设计中的必要　

性，阐述ＣＳＳＯ算法的基本内容，以齿轮减速器为例，利用Ｉｓｉｇｈｔ搭建ＣＳＳＯ计算框架并对每一步进　

行分析和说明．将ＣＳＳＯ计算结果与传统优化结果进行对比，结果表明ＣＳＳＯ算法比传统算法的计　算效率高、准确性好．　

关键词：多学科优化设计；ＣＳＳＯ；Ｉｓｉｇｈｔ　中图分类号：ＴＰ３９１　文献标志码：Ｂ　

Ｆｒａｍｅｗｏｒｋ　ｏｆ　ＣＳＳＯ　ａｌｇｏｒｉｔｈｍ　ｕｓｉｎｇ　Ｉｓｉｇｈｔ　

ＹＡＮＧ　Ｘｕｅｙｏｎｇ　，ＧＵＯ　Ｘｉａｏｇｕａｎｇ　，ＣＵＩ　Ｙａｈｕｉ　

（１．Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　ＵＡＶ，Ｎａｎｊｉｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ａｅｒｏｎａｕｔｉｃｓ　ａｎｄ　Ａｓｔｒｏｎａｕｔｉｃｓ，Ｎａｎｊｉｎｇ　２１００１６，Ｃｈｉｎａ；　２．Ｂｅｉｊｉｎｇ　Ｓｙｔｎａ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１０００８２，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｎｅｃｅｓｓａｒｙ　ｏｆ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｍｕｈｉｄｉｓｃｉｐｌｉｎａｒｙ　Ｄｅｓｉｇｎ　Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ（ＭＤＯ）ｉｎ　ｃｏｍｐｌｅｘ　ｐｒｏｄｕｃｔ　ｄｅｓｉｇｎ　ｉｓ　ｂｒｉｅｆｅｄ．Ｔｈｅ　ｂａｓｉｃ　ｃｏｎｔｅｎｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ＣＳＳＯ　ａｌｇｏｒｉｔｈｍ　ｉｓ　ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ．Ｔａｋｉｎｇ　ａ　ｇｅａｒ　ｒｅｄｕｃｅｒ　ａｓ　ａｎ　ｅｘａｍｐｌｅ，Ｉｓｉｇｈｔ　ｉｓ　ｕｓｅｄ　ｔｏ　ｂｕｉｌｄ　ＣＳＳＯ　ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎ　ｆｒａｍｅｗｏｒｋ　ａｎｄ　ｅａｃｈ　ｓｔｅｐ　ｉｓ　ａｎａｌｙｚｅｄ　ａｎｄ　

ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｔｈｅ　ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｏｆ　ＣＳＳＯ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ　ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ　ａｌｇｏｒｉｔｈｍｓ　ｓｈｏｗｓ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ＣＳＳＯ　ａｌｇｏｒｉｔｈｍ　ｉｓ　ｍｏｒｅ　ａｃｃｕｒａｃｙ　ａｎｄ　ｍｏｒｅ　ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ　ｔｈａｎ　ｔｈｅ　ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ　ａｌｇｏｒｉｔｈｍ．　

Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｍｕｈｉｄｉｓｃｉｐｌｉｎａｒｙ　ｄｅｓｉｇｎ　ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ；ＣＳＳＯ；Ｉｓｉｇｈｔ　

０　引　言　

复杂工程系统由于其复杂性，学科（子系统）之　

间通常存在复杂的交互耦合关系，只有经过分析才　

能进行恰当的学科分解，获得所需要的设计信　

息．　多学科优化设计（Ｍｕｈｉｄｉｓｃｉｐｌｉｎａｒｙ　Ｄｅｓｉｇｎ　

Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ，ＭＤＯ）是一种充分探索和利用系统中　

相互作用的协同机制来设计复杂工程系统和子系统　

的方法论，其思想是１９８２年由美籍波兰人　

ＳＯＢＩＥＳＫＩ首次提出的．　

ＭＤＯ通过直接和间接的数值计算方法解决各　学科之间的耦合问题，容易获得各个学科之间协调　

一致的设计，消除过去依靠验、试凑或盲目地进行迭　代计算解决耦合问题的步骤．　

ＣＳＳＯ算法是一种非分层的ＭＤＯ方法，优化过　程分系统级和子空间级两级进行．采用子空间并行　局部优化和系统层全局协调的方法，以达到优化收　

敛问题、解决子空间之间冲突的目的．　

１　数学模型　

１．１算例描述　

以ＮＡＳＡ评估ＭＤＯ方法性能的齿轮减速器为　

收稿日期：２０１３—０８・３０　作者简介：杨学永（１９８１一），男，云南昭通人，助理研究员，硕士，研究方向为超声波无损检测研究和复合材料检验检测，　（Ｅ—ｍａｉ

ｌ）ｙａｎｇｘｕｅｙｏｎｇ＠ｎｕａａ．ｅｄｕ．ｃｎ　第Ｓ２期　杨学永，等：基于Ｉｓｉｇｈｔ的ＣＳＳＯ算法框架　３２５　

例，验证ＣＳＳＯ算法的有效性．此算例由ＧＯＬＩＮＳＫＩ　于１９７０年提出，随后被ＤＡＴＳＥＲＩＳ（１９８２），ＡＺＡＲＭ　

（１９８４），ＬＩ和ＰＡＰＡＬＡＭＢＲＯＳ（１９８５）等作为算例研　

究．减速器ＭＤＯ的目标是在满足减速器中转轴和　齿轮大量约束的同时，使其体积最小（质量最轻）　

（见图１）．该优化问题有７个设计变量，包括齿面宽　度　，齿轮模数　，小齿轮齿数　，轴承间距　和　

，以及大小齿轮轴的直径　和　等．　

图１齿轮减速器　

ｍｉｎ　）＝０．７８５　４ｘｌ　；（３．３３３ｘ；＋１４．９３３ｘ３—　

４３．０９３　４）一１．５０８ｘ１（　：＋　；）＋　

７．４７７（ｘ　＋　；）＋０．７８５　４（ｘ４　：＋　

Ｘ５　；）　

Ｓ．ｔ．　ｇ　≤０，ｉ＝１，２，…１１　式中：　

ｇ１　

ｇ２　

ｇ３　

ｇ４＝　

ｇ５　０ｏ０　

ｇ６＝Ａ２／Ｂ２—８５０　

ｇ７＝．Ｘ２Ｘ３—４０　ｇ８　Ｘ１／ｘ２—１２　

ｇ９＝一　１／ｘ２＋５　

＝　一・　

１　１　＋１　９　ｇｌｌ　—　＿　

系数Ａ　，Ａ：，Ｂ　和Ｂ　表达式如下　（（７　４５

．．．，ｘ４／　＋１６．９　）　

Ｂ１＝０．１ｘ：　

（（７　４５　ｘ５）　＋１５７．５　广　

Ｂ２＝０．Ｉｘ；　

设计变量的取值范围为　

２．６≤　１≤３．６　

０．７≤　２≤０．８　１７≤　３≤２８　

７．３≤　４，　５≤８．３　２．９≤　６≤３．９　

５．０≤　≤５．５　

１．２利用Ｉｓｉｇｈｔ搭建ＣＳＳＯ算法流程　

利用Ｉｓｉｇｈｔ搭建减速器ＭＤＯ的ＣＳＳＯ算法流程　见图２，此流程图共分为６步．　

图２　ｃｓｓｏ算法流程　

（１）此步可以利用ＤＯＥ进行初始点采样，并通　过Ｉｓｉｇｈｔ的ＤＯＥ后处理功能对自变量进行灵敏度分　

析、主效应分析以及交互效应分析等．在此次计算　中，利用优化的拉丁超立方试验设计方法，在设计空　

间采取１００个采样点．自变量与目标函数的帕累托　集合见图３，可知，　和　：对目标函数的灵敏度大，　并且这２个自变量之间存在着明显的交互效应．　

（２）构建近似模型．利用初始采样点构建近似　

模型．　（３）搭建子系统流程．根据数学模型表达式分　

成３个子系统．具有耦合关系的自变量均来自近似　模型，其他自变量均来自精确计算．　

（４）更新近似模型．每次迭代计算后将新计算　

的数据放入近似模型数据库中，并重新生成近似　模型．　５一Ｉ　一一　一　一一　３一　一

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isight参数优化理论和实例详解

前言

 Isight 5.5简介

笔者自2000年开始接触并采用Isight软件开展多学科设计优化工作，经过12年的发展，我们欣喜地看到优化技术已经深深扎根到众多行业，帮助越来越多的中国企业提高产品性能和品质、降低成本和能耗，取得了可观的经济效益和社会效益。

作为工程优化技术的优秀代表，Isight 5.5软件由法国Dassault/Simulia公司出品，能够帮助设计人员、仿真人员完成从简单的零部件参数分析到复杂系统多学科设计优化（MDO, Multi-Disciplinary Design Optimization）工作。Isight将四大数学算法（试验设计、近似建模、探索优化和质量设计）融为有机整体，能够让计算机自动化、智能化地驱动数字样机的设计过程，更快、更好、更省地实现产品设计。毫无疑问，以Isight为代表的优化技术必将为中国经济从“中国制造”到“中国创造”的转型做出应有的贡献！

 本书指南

Isight功能强大，内容丰富。本书力求通过循序渐进，图文并茂的方式使读者能以最快的速度理解和掌握基本概念和操作方法，同时提高工程应用的实践水平。

全书共分十五章，第1章至第7章为入门篇，介绍Isight的界面、集成、试验设计、数值和全局优化算法；第8章至第13章为提高篇，全面介绍近似建模、组合优化策略、

多目标优化、蒙特卡洛模拟、田口稳健设计和6Sigma品质设计方法DFSS（Design For

6Sigma）的相关知识。

 本书约定

在本书中，【AA】表示菜单、按钮、文本框、对话框。如果没有特殊说明，则“单击”都表示用鼠标左键单击，“双击”表示用鼠标左键双击。在本书中，有许多“提示”和“试一试”，用于强调重点和给予读者练习的机会，用户最好详细阅读并亲身实践。

本书内容循序渐进，图文并茂，实用性强。适合于企业和院校从事产品设计、仿真分析和优化的读者使用。

某知名IT企业临床决策支持系统(CDSS)-建设方案

第1页

临床决策支持系统

(CDSS)技术方案

第2页目录

第1章项目概述 ............................................................................................................................. 5

第2章总体设计 ............................................................................................................................. 9

2.1. 项目设计思路......................................................................................................................... 9

2.1.1. 逻辑架构设计 .............................................................................................................. 10

2.1.2. 物理架构设计 .............................................................................................................. 14

2.1.3. 存储架构 ...................................................................................................................... 16

ISIGHT工程优化案例分析

I / 108

ISIGHT工程优化案例分析

II / 108

iSIGHT工程优化实例分 ISIGHT工程优化案例分析

前言

随着设备向大型化、高速化等方向的发展，我们的工业设备（如高速列出、战斗机等）的复杂程度已远超乎平常人的想象，装备设计不单要用到大量的人力，甚至已牵涉到了数十门学科。例如，高速车辆设计就涉及通信、控制、计算机、电子、电气、液压、多体动力学、空气动力学、结构力学、接触力学、疲劳、可靠性、维修性、保障性、安全性、测试性等若干学科。随着时代的进步，如今每个学科领域都形成了自己特有研究方法与发展思路，因此在设计中如何增加各学科间的沟通与联系，形成一个统一各学科的综合设计方法（或平台），成为工程和学术界所关注的重点。

多年来，国外已在该领域做了许多著有成效的研究工作，并开始了多学科优化设计方面的研究。就国外的研究现状而言，目前已经实现了部分学科的综合优化设计，并开发出了如iSIGHT、Optimus等多学科商业优化软件。

iSIGHT是一个通过软件协同驱动产品设计优化的多学科优化平台，它可以将数字技术、推理技术和设计搜索技术有效融合，并把大量需要人工完成的工作由软件实现自动化处理。iSIGHT软件可以集成仿真代码并提供智能设计支持，对多个设计方案进行评估和研究，从而大大缩短了产品的设计周期，显著地提高了产品质量和可靠性。

目前市面上还没有关于iSIGHT的指导书籍，而查阅软件自带的英文帮助文档，对许多国内用户而言尚有一定的难度。基于以上现状，作者根据利用iSIGHT做工程项目的经验编写了这本《iSIGHT工程优化实例》。本书分为优化基础、工程实例和答疑解惑三个部分，其中工程实例中给出了涉及铁路、航空方面多个工程案例，以真实的工程背景使作者在最短的时间内掌握这款优化的软件。

本书在编写的过程中，从互联网上引用了部分资料，在此对原作者表示衷心地感谢！

基于iSIGHT平台的并行子空间算法研究

JournalofAstronauticsVol.28March　No.22007

基于iSIGHT平台的并行子空间算法研究

王晓青,王小军,王国辉

(北京宇航系统工程研究所,北京100076)

摘　要:概述了并行子空间算法的两种计算框架。即基于学科级优化的并行子空间算法和基于试验设计的

并行子空间算法,在对比两种算法框架特点的基础上,分析了基于试验设计法的并行子空间算法的工程实用性,最

后结合算例在iSIGHT软件中完成了集成优化分析。

关键词:并行子空间算法;学科级优化;试验设计方法;iSIGHT软件

中图分类号:V421.1 文献标识码:A 文章编号:100021328(2007)0220414205

收稿日期:2006205216;　修回日期:20062092190　引言

二十世纪八十年代美国人Sobieski提出了多学

科优化设计(MultidisciplinaryDesignOptimization,简

称MDO)理念,时至今日这一理念在国内外掀起了

研究的热潮,与之相伴也演化出了多种多学科设计

优化算法。并行子空间算法(ConcurrentSubspace

Optimization,简称CSSO)就是诸多优化算法中常用

的一种算法框架,这种算法框架主要有两种,即基于

学科级优化的并行子空间算法和基于试验设计的并

行子空间算法。随着MDO理论研究的不断发展,各

种软件也随之出现,其中最有代表性的是iSIGHT和

ModelCenter。本文在对比分析并行子空间两种算法

框架的基础上,分析了采用试验设计法的并行子空

间算法的工程实用性,结合算例分析,利用iSIGHT

软件完成了系统集成优化。

基于ISIGHT的贝雷架结构优化设计

科技信息　。机械与电子ｏ　ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ　２０１２年第５期　

基于ＩＳＩＧＨＴ的贝雷架结构优化设计　

索雪峰　

（长安大学工程机械学院陕西西安７１　００６４）　

【摘要】根据北京起重运输研究所提供的设计图纸和主要技术参数，用通用的有限元分析软件ＡＮＳＹＳ对起重机械上重要承栽结构贝雷　

架进行了结构强度和刚度分析。在此基础上利用多学科优化平台ＩＳＩＧＨＴ对贝雷架结构进行优化，在满足设计要求的同时达到了减重的目的。　

【关键词】贝雷架；结构优化；有限元　

０引言　

起重运输机械很多都由贝雷架结构拼装而成．比如贝雷桁架组合　

门式起重机、贝雷桁架拼装导梁架桥机、龙门吊。贝雷架的结构多为槽　

钢和工字钢，所以在满足强度、刚度要求下通过改变板厚度来减重是　可行的，大型的运输起重机械由大量的贝雷架结构拼装而成，所以成　

批贝雷架的减重其经济收益是很明显的。　

１　贝雷架有限元分析　

１．１贝雷架简介　贝雷架是起重运输机械上的重要承载构件．其结构模型如图１所　

示。主要由槽钢和工字钢组成。　

１．２有限元分析　

贝雷架结构从建立模型到网格划分、计算都是在大型通用软件　ＡＮＳＹＳ完成的，贝雷架替代结构的模型离散后共计４０６４个单元．　

４９２３个结点。在结构分析模型中。我们对结构进行了适当和必要的简　

化．并忽略了对贝雷架及其替代结构的强度、刚度计算影响较小的一　些因素。在单元选择时．选用了４个节点弯曲板单元（ＳＨＥＬＬ６３）。实体　

部分为ｓｏｌｉｄ　４５单元。有限元模型如图２所示．图３为有限元分析结　果的应力云图　有限元分析结果：　

最大位移：２．５６７ｍｍ．　最大等效Ｍｉｓｅｓ应力：２０２．２６ＭＰａ　

质量：３１９．９６３ｋｇ　

贝雷架的设计要求刚度＜＜３ｍｍ，强度（２３０ＭＰａ，所以该模型结构满　足强度和刚度要求，设计合格。接下来我们可以在满足设计要求的同　

时通过改变模型结构寻找最优设计方案　

２结构优化　

isight参数优化理论与实例详解

前言

 Isight 5.5简介

作为工程优化技术的优秀代表，Isight 5.5软件由法国Dassault/Simulia公司出品，能够帮助设计人员、仿真人员完成从简单的零部件参数分析到复杂系统多学科设计优化（MDO,

Multi-Disciplinary Design Optimization）工作。Isight将四大数学算法（试验设计、近似建模、探索优化和质量设计）融为有机整体，能够让计算机自动化、智能化地驱动数字样机的设计过程，更快、更好、更省地实现产品设计。毫无疑问，以Isight为代表的优化技术必将为中国经济从“中国制造”到“中国创造”的转型做出应有的贡献！

 本书指南

全书共分十五章，第1章至第7章为入门篇，介绍Isight的界面、集成、试验设计、数值和全局优化算法；第8章至第13章为提高篇，全面介绍近似建模、组合优化策略、多目标优化、蒙特卡洛模拟、田口稳健设计和6Sigma品质设计方法DFSS（Design For 6Sigma）的相关知识。

 本书约定

在本书中，【AA】表示菜单、按钮、文本框、对话框。如果没有特殊说明，则“单击”都表示用鼠标左键单击，“双击”表示用鼠标左键双击。

在本书中，有许多“提示”和“试一试”，用于强调重点和给予读者练习的机会，用户最好详细阅读并亲身实践。

本书内容循序渐进，图文并茂，实用性强。适合于企业和院校从事产品设计、仿真分析和优化的读者使用。

在本书出版过程中，得到了Isight发明人唐兆成（Siu Tong）博士、Dassault/Simulia（中国）公司负责人白锐、陈明伟先生的大力支持，工程师张伟、李保国、崔杏圆、杨浩强、周培筠、侯英华、庞宝强、胡月圆、邹波等参与撰写，李鸽、杨新龙也为本书提供了宝贵的建议和意见，在此向所有关心和支持本书出版的人士表示感谢。由于作者才疏学浅，错误疏漏之处在所难免，希望读者朋友们指正。

MDO简介(终稿)韩

16 多学科设计优化（MDO）

北京航空航天大学 720研究所，国家888/CIMS设计自动化工程实验室

合作设计与优化研究小组韩明红编写

激烈的竞争和全球性的制造已成为当今制造业的显著特征。目前，大部分的设计过程经常面临着多学科的严峻挑战。大家都知道，由最优组件或子系统组成的产品，并不一定是全局的最优产品。产品创造的关键是平衡来自于消费者、市场、工程设计、制造、后勤、服务以及经济方面的无数的约束。通过扩展企业人员、数据和软件的有效的协同是满足多学科挑战的必不可少的条件。产品设计过程已经成为一个多目标优化决策过程，是一个多学科交叉综合设计的优化过程。

工程产品和工程系统甚至过程系统的设计，在概念设计阶段、详细设计阶段甚至是需求设计阶段，都面临着选择各种设计参数的匹配，以取得多学科设计的工程产品和系统的整体系统性能优化。这是工程产品和系统设计的最终性能指标的要求。多学科设计优化问题，例如：民用客运飞机的方案设计，可以看作是拉力、气动、重量和性能的多学科设计问题。其中如环境（空气运动黏度、密度等）、任务需求（飞行范围、负载、起飞重量）、技术（安装推力、燃料油耗、速度）等都具有不确定性的随机变量。多学科设计优化问题，既要寻求总体系统优化与子系统级优化最佳协同效果，又要考虑不确定性对设计过程（鲁棒性设计问题）和设计结果的（可靠性设计）的影响，还要考虑在能够提供一个比较通用的多学科设计优化方法情况下，许多学科专用的设计方法的应用集成问题，即灵活性、开放性问题。

多学科设计优化的理论和技术是发展复杂工程系统，如飞机、卫星、导弹、舰船、汽车等大型工程产品的技术理论与方法上的新的制高点和难点之一，是标志一个国家产品创新技术与理论的制高点之一，具有重大的战略前沿意义。

从学术上说，多学科设计优化是在传统设计方法、设计优化理论基础上的重要的质的发展。它是设计方法、传统的机械设计知识、过程设计知识、现代信息技术交叉集成的大系统方法，可适应更大规模的工程产品、系统设计、发展的需要。它推进了传统的优化理论、方法的发展，是现代设计空间探索优化的系统性理论、方法和技术工具的新的发展方向。

基于Isight的BLISS算法框架

文章编号：１００６—０８７１（２０１３）ｓ２—００１５．０３　

基于Ｉｓｉｇｈｔ的ＢＬＩＳＳ算法框架　

王晓东　，　谢中朋　，　崔亚辉。　

（１．中国燃气涡轮研究院信息化技术研究室，四川绵阳６２１７０３；　２．首都经济贸易大学安全与环境工程学院，北京１０００７０；　３．北京思易特科技有限责任公司，北京１０００８２）　

摘要：介绍多学科优化设计（Ｍｕｌｔｉｄｉｓｃｉｐｌｉｎａｒｙ　Ｄｅｓｉｇｎ　Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ，ＭＤＯ）算法的核心和应用价值，概　

述ＢＬＩＳＳ算法的总体框架．以２个相互耦合系统的方程组为算例，利用Ｉｓｉｇｈｔ搭建ＢＬＩＳＳ算法流程　

并进行求解．计算结果表明：ＢＬＩＳＳ算法的优化效果良好，收敛速度快，因此ＢＬＩＳＳ是很有价值的　ＭＤＯ算法．　关键词：多学科优化设计：ＢＬＩＳＳ：Ｉｓｉｇｈｔ　

中图分类号：ＴＰ３９１　文献标志码：Ｂ　

Ｆｒａｍｅｗｏｒｋ　ｏｆ　ＢＬＩＳＳ　ａｌｇｏｒｉｔｈｍ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　Ｉｓｉｇｈｔ　

ＷＡＮＧ　Ｘｉａｏｄｏｎｇ　，ＸＩＥ　Ｚｈｏｎｇｐｅｎｇ　，ＣＵＩ　Ｙａｈｕｉ　

（１．Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈｉｎａ　Ｇａｓ　Ｔｕｒｂｉｎｅ　Ｅｓｔａｂｌｉｓｈｍｅｎｔ，Ｍｉａｎｙａｎｇ　６２　１　７０３，Ｓｉｅｈｕａｎ，Ｃｈｉｎａ；　２．Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｓａｆｅｔｙ　ａｎｄ　Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１　０００７０，Ｃｈｉｎａ；　３．Ｂｅｉｊｉｎｇ　Ｓｙｔｎａ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１０００８２，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｃｏｒｅ　ａｎｄ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｖａｌｕｅ　ｏｆ　Ｍｕｈｉｄｉｓｃｉｐｌｉｎａｒｙ　Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ　Ｄｅｓｉｇｎ（ＭＤＯ）ａｌｇｏｒｉｔｈｍ　ａｒｅ　ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｏｖｅｒａｌｌ　ｆｒａｍｅｗｏｒｋ　ｏｆ　ＢＬＩＳＳ　ａｌｇｏｒｉｔｈｍ　ｉｓ　ｏｕｔｌｉｎｅｄ．Ｔａｋｉｎｇ　ｔｗｏ　ｍｕｔｕａｌ　ｃｏｕｐｌｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ　ｏｆ　ｅｑｕａｔｉｏｎ　ｓｅｔｓ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｎｕｍｅｒｉｃａｌ　ｅｘａｍｐｌｅ，Ｉｓｉｇｈｔ　ｉｓ　ｕｓｅｄ　ｔｏ　ｂｕｉｌｄ　ＢＬＩＳＳ　ａｌｇｏｒｉｔｈｍ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ａｎｄ　ｔｈｅ　

基于Isight的CSSO算法框架

文章编号：１００６—０８７１（２０１３）ｓ２－０３２４－０３　

基于Ｉｓｉｇｈｔ的ＣＳＳＯ算法框架　

杨学永　，　郭晓光　，　崔亚辉　

（１．南京航空航天大学无人机研究院，南京２１００１６；　２．北京思易特科技有限责任公司，北京１０００８２）　

摘要：概述多学科优化设计（Ｍｕｈｉｄｉｓｃｉｐｌｉｎａｒｙ　Ｄｅｓｉｇｎ　Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ，ＭＤＯ）在复杂产品设计中的必要　

性，阐述ＣＳＳＯ算法的基本内容，以齿轮减速器为例，利用Ｉｓｉｇｈｔ搭建ＣＳＳＯ计算框架并对每一步进　

行分析和说明．将ＣＳＳＯ计算结果与传统优化结果进行对比，结果表明ＣＳＳＯ算法比传统算法的计　算效率高、准确性好．　

关键词：多学科优化设计；ＣＳＳＯ；Ｉｓｉｇｈｔ　中图分类号：ＴＰ３９１　文献标志码：Ｂ　

Ｆｒａｍｅｗｏｒｋ　ｏｆ　ＣＳＳＯ　ａｌｇｏｒｉｔｈｍ　ｕｓｉｎｇ　Ｉｓｉｇｈｔ　

ＹＡＮＧ　Ｘｕｅｙｏｎｇ　，ＧＵＯ　Ｘｉａｏｇｕａｎｇ　，ＣＵＩ　Ｙａｈｕｉ　

基于iSIGHT平台的转盘优化设计

摘要：针对高速转盘的设计问题，利用大型有限元分析软件ansys对高速转盘进行参数化建模，应用apdl参数化程序设计语言将有限元分析与优化设计结合起来，在isight优化平台上，采用序列二次规划优化算法对高速转盘的结构尺寸进行优化设计，有效地解决了子系统之间的耦合和并行优化设计。从结果分析中可以看出，最大应力较优化前减少了15.31%，提高了应力分布的合理性，并极大的节省了计算周期，认为该方法应用于高速转盘的结构优化设计是有效可行的。

关键词：isight；高速转盘；有限元分析；优化设计

1 引言

高速转盘是注塑机、汽车、石油钻机等设备在驱动部分的关键部件，广泛应用于工业生产的各个领域。高速转盘作为机构的重要部件，在正常工作的情况下，其特性直接影响到整体设备的可靠程度。本中选取注塑机的高速转盘，对其进行分析设计优化。注塑机具有高速、高效率的特点，因此对系统零部件在加工精度、稳定性等方面的要求也较高。近年来，随着有限元技术的快速发展，国内外一些学者也对其进行了优化分析。赵雨旸[1]等应用有限元方法建立了三轴飞行模拟转台框架的数学模型，编制复杂的优化设计程序，实现了优化设计；陈明[2]等通过ansys有限元分析方法对高速转盘进行分析；曹淼龙[3]等建立了转盘优化模型，通过标准数据访问接口（sdai）来实现对数据表达和交换系统（step）数据的访问和操作，分析了转盘工作时的位移和应力。以上的设计[4，5]有着设计模型粗糙，计算周期长等不足。针对以上高速转盘在设计中存在的问题，选用ansys作为主流分析软件对其进行分析，在isight软件平台上将ansys集成起来，对高速转盘进行分析优化，得到了合理的设计尺寸，并极大的缩短了计算周期。

2 isight优化思想

isight作为一种优化设计的工具，具有丰富的优化算法和多种代理模型方法，是一个开放的集成平台，它提供的过程集成界面可以方便地将各种工具（如商业cad 软件、各种有限元计算分析软件及用户自行开发的程序等）集成在一起。isight包含的优化技术可以分为三大类：数值优化算法、多目标算法和全局最优算法。每种算法里又包含多种多种优化求解器，任何一种优化求解方法都有其利弊。

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