《OptiStruct及HyperStudy優化與工程應用》是在2019版HyperWorks軟件基礎上編寫的OptiStruct和HyperStudy優化教程。全書首先深入講解了拓撲優化、自由尺寸優化、形貌優化、尺寸優化、形狀優化、自由形狀優化、增材制造優化、復合材料優化，以及等效靜態載荷法、熱、疲勞及非線性優化等OptiStruct優化技術，然后詳細介紹了HyperStudy相關的各種優化技術。本書對軟件功能與應用的介紹非常全面，并包含大量的實用案例，讀者只需要這一本書就可以解決OptiStruct和HyperStudy這兩款軟件的絕大部分應用問題。
《OptiStruct及HyperStudy優化與工程應用》是學習HyperWorks優化技術的必備手冊，可作為從事機械、汽車、航空航天、船舶、電子等行業的工程技術人員的自學或參考用書，也可作為理工科院校相關專業師生的教學用書。
適讀人群 ：本書是學習HyperWorks優化技術的必備手冊，可作為從事機械、汽車、航空航天、船舶、電子等行業的工程技術人員的自學或參考用書，也可作為理工科院校相關專業師生的教學用書。
1.內容全面、豐富、細致，真正做到“一本書解決OptiStruct 和HyperStudy優化的絕大部分應用問題”。
2.書中案例均為真實工程案例，既包含詳細的軟件使用方法，又凝結了多位澳汰爾專家級工程師的豐富工程經驗。
3.所有案例均可直接掃碼看視頻，更有Hypermesh、Optistruct等Hyperworks系列軟件、Templex等的多形式資源可供學習。
為了滿足用戶的學習需求，Altair（澳汰爾）曾于2013年出版《OptiStruct&HyperStudy理論基礎與工程應用》。在過去的幾年里，隨著軟件的不斷升級，軟件功能與界面已經變化很多，用戶迫切需要一本和當前軟件版本匹配的中文教程。
本書內容
本書第1~9章介紹OptiStruct優化，第10~16章介紹HyperStudy的相關功能。
第1章是OptiStruct簡介，包括OptiStruct功能概述、幫助文件使用指南、out文件內容解釋、優化常用操作和優化控制卡片，是學習OptiStruct優化的必備基礎。
第2章是拓撲優化和自由尺寸優化，介紹了優化三要素、制造約束、多模型優化、失效安全優化等基礎知識，給出了幾個應用性很強的入門案例，并在最后通過一些工程實例講解了1D/2D/3D拓撲優化的使用技巧。
第3章是形貌優化，介紹了形貌優化中的設計變量、制造約束和控制參數以及第二類響應，包含多個入門實例和工程實例，涉及冰箱、汽車、電池等多種產品的結構優化，既詳細講解了優化的操作步驟，也提供了各種零部件的具體優化思路。
第4章是尺寸優化，介紹了尺寸優化中的設計變量和變量關聯，以及第三類響應、靈敏度分析、全局搜索，實例涉及汽車、建筑、飛機等的多種常見優化分析場景。
第5章是形狀優化和自由形狀優化。通過理論知識和應用實例介紹了形狀優化和自由形狀優化技術，通過大量實例介紹了網格變形技術的概念及變形域和控制柄、變形體、映射到幾何、自由變形等變形方法，最后還給出了鑄造件、注塑件、鈑金件的優化工程實例。
第6章是增材制造優化，除介紹增材制造的基礎知識外，還包括增材制造中拓撲優化、基于PolyNURBS工具進行幾何重構、格柵優化的多個實例。這一章多次使用到Inspire模塊。
第7章是復合材料優化，介紹了復合材料優化的概念和鋪層復合材料優化三階段，工程實例包括機翼結構復合材料蒙皮優化和工字梁復合材料優化。
第8章是等效靜態載荷法、熱、疲勞及非線性優化。在對等效靜態載荷法、熱工況、疲勞工況優化進行簡要介紹的基礎上，給出了相應的應用實例及復雜工程實例，涉及風道擋板、散熱器、汽車懸掛控制臂、發動機連桿、輪轂等結構件。
第9章是Altair概念設計優化流程與多學科優化工具，主要介紹實際優化項目中的一些考慮以及多學科優化的最新軟件工具。
第10章是HyperStudy簡介與理論基礎，簡要介紹了HyperStudy的操作方法及試驗設計（DOE）、近似模型、優化方法和隨機性分析。
第11章是建立HyperStudy模型，介紹了HyperStudy支持的求解器及其注冊，以及添加模型、定義輸入變量、測試模型、定義輸出響應等建立HyperStudy模型的整個過程，添加模型階段包括Operator等各類模型的參數化，最后還介紹了如何驅動UG等CAD軟件參數化幾何模型。全章通過大量不同情況的實例講解了這些過程，本章是后續DOE、響應面擬合、優化和隨機性分析的基礎。
第12章是試驗設計（DOE），介紹了DOE的概念及不同算法，最后給出了三個工程實例，包括白車身DOE分析、聯合有限元求解器分析以及實驗數據的應用。
第13章是響應面擬合，介紹了響應面的概念及不同算法，提供了踏板機構、前懸架轉向拉桿、座椅等結構的優化實例。
第14章是HyperStudy優化，首先介紹了HyperStudy優化、多目標優化、多模型與多學科優化、不確定性優化的基礎知識和多個操作實例，然后詳細介紹了其中的優化算法及復雜優化問題的解決思路，最后是各種求解器相關的優化應用，涉及結構、流體、電磁場等各個學科的求解器。本章內容是工程實際中應用HyperStudy最多的一部分。
第15章是隨機性分析，介紹了隨機性分析的概念及不同的采樣算法。
第16章是HyperStudy技術專題，介紹了HyperStudy文件管理、使用Verify進行響應面結果驗證、自定義求解器和使用高性能計算這四項內容，最后以Tcl和Python的有趣實例作為全書的結尾。
本書的核心內容都在實例中進行講解，我們把做好實例作為主要的努力方向，而且每個實例都有配套的操作視頻以及相關的文件，以幫助讀者高效地完成學習。
讀者對象
OptiStruct及HyperStudy優化與工程應用前言本書主要面向有一定OptiStruct和HyperStudy使用經驗的用戶，不過為了幫助零基礎用戶，每章都安排了多個簡單而完備的入門案例。另外，還準備了相關的系列視頻教程供讀者下載學習，包括HyperMesh基礎教程和高級教程、OptiStruct分析優化基礎和高級教程、HyperStudy基礎教程。此外，還準備了HyperMesh、HyperStudy和OptiStruct的全套tutorial入門視頻教程和Templex、Tcl二次開發、Compose等專題視頻教程以供拓展學習。
如何獲取更多資料
Altair是一家非常開放的公司，以幫助客戶解決實際問題為技術工作的主要目標,包括在中國區無條件免費提供學習資料。
關注微信公眾號“Altair澳汰爾” ，二維碼如圖01所示。在“技術應用”>“培訓資料”中獲得網盤下載鏈接，在網盤文件夾“學習培訓”中可看到OptiStruct和HyperStudy等相關的學習資料。具體操作也可以參考視頻“CH0_1_通過微信獲取學習資料mp4”（見圖02）。
Altair官方技術博客blogaltairco
幾位作者在澳汰爾作為技術支持十余年，具有扎實的CAE理論基礎，一直為國內外汽車、航天航空、電子等各種行業的產品設計提供技術支持與解決方案，具有非常豐富的工程實戰經驗；秉承澳汰爾的優良傳統，不遺余力地為用戶提供大量學習資源，曾出版多本圖書，具有豐富的圖書寫作經驗。
序
前言
第1章OptiStruct簡介
1.1OptiStruct功能概述
1.2幫助文件使用指南
1.3.out文件內容解釋
1.4OptiStruct優化的一些常用操作
1.5優化控制卡片
第2章拓撲優化和自由尺寸優化
2.1拓撲優化和自由尺寸優化簡介
2.1.1拓撲優化簡介
2.1.2自由尺寸優化簡介
2.1.3實例：michell模型拓撲優化
2.1.4實例：方板的自由尺寸優化
2.1.5網格收斂性研究
2.2優化三要素
2.2.1設計變量
2.2.2響應
2.2.3約束和目標
2.3制造約束
2.3.1成員尺寸約束
2.3.2拔模和擠壓約束
2.3.3對稱約束
2.3.4模式重復約束
2.3.5均勻模式約束
2.4多模型優化
2.5失效安全優化
2.6多材料拓撲優化
2.7工程實例
2.7.1軌道支撐柱安裝位置優化（1D）
2.7.2使用加權柔度響應進行多工況模型的拓撲優化（2D）
2.7.3轉向節與掛鉤結構拓撲優化（3D）
第3章形貌優化
3.1形貌優化技術簡介
3.1.1形貌優化的概念
3.1.2形貌優化適用場景
3.1.3實例：冰箱抽屜底板形貌優化
3.2設計變量、制造約束和控制參數
3.2.1設計變量
3.2.2制造約束
3.2.3拉延筋控制參數
3.3第二類響應
3.3.1第二類響應介紹
3.3.2實例：使用方程響應優化安全帶牽引器支架
3.4工程實例
3.4.1電池包外殼形貌優化
3.4.2拓撲和形貌聯合優化
3.4.3基于頻響分析的車身地板形貌優化
3.4.4SUV背門內板形貌優化
第4章尺寸優化
4.1尺寸優化技術簡介
4.1.1尺寸優化基本概念
4.1.2實例：扭轉工況下的車架厚度優化
4.2設計變量和變量關聯
4.2.1離散變量
4.2.2變量關聯
4.2.3批量創建尺寸變量
4.2.4尺寸優化結果的后處理
4.2.5實例：厚度依賴的車架尺寸優化
4.2.6實例：高層建筑框架結構梁截面優化
4.3第三類響應
4.3.1Excel響應定義方法
4.3.2實例：基于Excel響應的機身蒙皮優化
4.3.3Compose響應定義方法
4.3.4實例：基于Compose響應的鋼結構節點優化
4.3.5用C語言和Fortran語言定義響應
4.4靈敏度分析
4.4.1靈敏度的數學表達
4.4.2靈敏度分析方法
4.4.3實例：白車身鈑金厚度的靈敏度分析
4.5全局搜索
4.5.1局部最優解與全局最優解
4.5.2全局搜索算法
4.5.3實例：框架結構梁截面優化的全局搜索計算
第5章形狀優化和自由形狀優化
5.1形狀優化和自由形狀優化簡介
5.1.1什么是形狀優化
5.1.2實例：2D工字梁結構的形狀優化
5.1.3什么是自由形狀優化
5.1.4實例：帶孔方板的自由形狀優化
5.2網格變形技術
5.2.1網格變形總體介紹
5.2.2變形域和控制柄方法
5.2.3變形體方法
5.2.4映射到幾何方法
5.2.5自由變形方法
5.2.6形狀及相關操作
5.2.7對稱工具
5.2.8變形約束
5.3工程實例
5.3.1鑄造件形狀優化
5.3.2注塑件加強筋位置優化
5.3.3鈑金件形狀和自由形狀聯合優化
第6章增材制造優化
6.1增材制造簡介
6.1.1增材制造現狀
6.1.2Altair增材制造解決方案
6.2增材制造結構優化
6.2.1實例：基于靜力學仿真的拓撲優化
6.2.2實例：基于多體動力學仿真的拓撲優化
6.2.3實例：基于PolyNURBS工具進行幾何重構
6.2.4實例：Inspire格柵優化
6.2.5實例：OptiStruct格柵優化
第7章復合材料優化
7.1復合材料優化解決方案
7.2鋪層復合材料優化三階段
7.2.1復合材料的建模、響應與制造約束
7.2.2階段一：鋪層形狀優化
7.2.3階段二：鋪層厚度優化
7.2.4階段三：鋪層順序優化
7.3工程實例
7.3.1機翼結構復合材料蒙皮優化
7.3.2工字梁復合材料優化
第8章等效靜態載荷法、熱、疲勞及非線性優化
8.1利用等效靜態載荷法進行結構動態優化
8.1.1等效靜態載荷法簡介
8.1.2實例：基于Radioss模型進行等效靜態載荷法優化
8.2基于熱工況的優化
8.2.1熱分析簡介
8.2.2實例：熱工況下的風道擋板形貌優化
8.2.3實例：熱工況下的散熱器拓撲優化
8.3基于疲勞工況的優化
8.3.1疲勞分析簡介
8.3.2實例：疲勞工況下的控制臂拓撲優化
8.4工程實例
8.4.1非線性工況下的發動機連桿自由形狀優化
8.4.2非線性工況下的輪轂拓撲優化
第9章Altair概念設計優化流程與多學科優化工具
9.1仿真驅動設計
9.2概念設計優化流程Altair.C123
9.2.1C1拓撲優化
9.2.2C2方案迭代
9.2.3C3細節優化
9.3C123概念設計優化流程的應用
9.4多學科優化
9.4.1多學科優化一般流程
9.4.2多學科優化工具MDO.Director
第10章HyperStudy簡介與理論基礎
10.1HyperStudy簡介
10.1.1應用領域
10.1.2用戶界面
10.1.3操作流程
10.2HyperStudy中的方法
10.2.1試驗設計
10.2.2近似模型
10.2.3優化方法
10.2.4隨機性分析
第11章建立HyperStudy模型
11.1求解器注冊
11.1.1支持的求解器類型
11.1.2求解器注冊流程
11.2添加模型和非文本類模型參數化
11.2.1HyperStudy支持的模型類型
11.2.2內置接口模型及其參數化
11.2.3Operator模型
11.3文本類
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