东方红仿真云管理系统标书(统一格式版)-lyc

玉柴动力CAE仿真管理平台解决方案2015.2目录TOC\o"1-3"\u第一章. 方案提供方澳汰尔公司简介 SimulationManager中的工作流程图3-3SimulationManager工作流程图用户的工作看板，用于查看任务和最近打开的项目，可以快速打开图3-4SimulationManager用户看板定义某次分析的描述信息图3-5SimulationManager中项目描述信息某次分析中定义的指标以及评判标准，最终通过仪表板的方式展示其对比结果图3-6SimulationManager中指标查看面板分析迭代的可追述图3-7SimulationManager中分析迭代追溯模型管理，用户可以从本地、远程服务器或者PDM数据库中上传模型图3-8模型管理作业管理，用户可以直接从simulationmanager中提交作业到高性能计算平台图3-9SimulationManager中作业管理结果管理图3-10SimulationManager中分析结果管理数据查询图3-11SimulationManager中数据查询业务流程管理ProcessManagerProcessManager可以紧密的集成在SimulationManager中，将流程管理，以及任务过程中每一步涉及的数据有效关联在一起，实现数据的高度可追溯性。ProcessManager支持通过模板配置的方式快速定义不同的业务流程，并实现和项目的关联；任务类型可包括：人工任务、自动执行任务、循环任务等，支持资源管理、任务分配、任务输入输出判断、循环判断、任务消息传递、任务动作记录、任务状态查看，甘特图浏览等功能。流程定义图3-12ProcessManager中流程定义任务参数、资源定义图3-13ProcessManager中任务参数设置创建项目计划图3-14ProcessManager中创建项目计划点击执行任务，系统界面将跳转到任务的关联操作页面，同时可以通过下方的视图监控任务的进展图3-15ProcessManager中任务监控用户在SimulationManager个人登录页面中可以看到自己的任务状态，以及新分配过来的任务，通过链接可以快速访问任务内容。图3-16SimulationManager中查看ProcessManager中分配的任务在ProcessManager中，用户可以查看相关任务的执行记录，有助于团队之间对任务状态的共享和任务追溯，同时用户还可以对任务进行备注，形成简单的通讯协同。图3-17ProcessManager中任务历史状态查看流程模板制作工具KnowledgeStudioKnowledgeStudio是澳汰尔公司研发的用于制作分析流程模板的工具，提供了一种便捷的方式用于固化企业仿真分析流程，快速将企业的标准分析流程转化为可以遵循的工作流，并提供为分析过程的每个步骤定义输入接口、输出接口及执行的命令。每个分析步骤由一个功能模块构成，用户可以自定义功能模块，并在不同的流程中重复利用。这种方式可以有效的将企业的完整分析流程封装成一个一个独立的知识模块，在使用时动态的快速搭建或调用企业固化的最佳实践。以下是分析流程的制作方式：图3-18在KnowledgeStudio中创建任务组件以下是分析流程搭建区域：图3-19将任务组件连接成分析流程CAE结果可视化（RVS）通过直观的文件浏览器直接查看、组织数据文件快速查看常用格式的文件：PDF、Office文档、HTML、Flash、视频等借助创新的CAE结果可视化技术，无需后处理，通过Web随时直接查看各种结果文件中的XY曲线、动画、云图等远程结果可视化技术ResultvisualizationService（RVS）可以让CAE工程师方便快捷的在Web上通过曲线和动画展示查看分析结果，而不需要将庞大的结果文件下载到本地。RVS通过支持AltairHyperViewPlayer插件，支持绝大多数的结果文件，具体支持格式请参考附录2RVS支持的文件类型。RVS紧密集成在ComputeManager中，在计算过程中，用户可以在CM门户中即时查看结果文件，并进行展示。RVS读取所选文件中数据内容并展示，如时间域、结果类型等。SEQFigure\*ARABIC21图3-20RVS读取结果数据用户根据具体需求选择要查看的数据类型进行曲线或者动画展示。SEQFigure\*ARABIC22图3-21在线查询结果曲线SEQFigure\*ARABIC23图3-22在线查询结果动画高性能计算资源管理PBSProfessionalPBSProfessional是PBSWorks体系的核心和底层平台，过去10年来一直是Linux集群和Windows集群管理方面的标准工具。PBSProfessional是世界一流的商业级按需云计算、高性能计算、网格计算、集群计算管理软件，其久经考验的可靠性、可用性和可维护性(RAS)更是受到业界的高度认可，已经成为业界的标杆性解决方案。PBSProfessional在虚拟化仿真云平台软硬件资源的基础上，依托自身强大的调度算法，最大程度地提高云资源的利用效率、可靠性及可用性。PBSProfessional紧密跟踪最新云计算技术、绿色计算技术、GPU技术等，领先一步为客户应对不断变化的计算需求提供一流的解决方案。PBSProfessional帮助您迎接新的挑战云计算：PBSWorks解决方案全面支持HPC软件即服务（SaaS，是业内首个CAE共有云AltairHyperWorksOn-Demand的支撑技术。绿色计算：能自动监测到处于空闲状态的计算节点，并将其自动休眠或关闭，当有计算任务需要时再将其自动开启。大大降低了高性能计算系统的电能消耗，支持企业实现节能减排。经过几个领先的PBSWorks用户的验证，绿色计算已经帮助他们节省了高达20%的能源。图形节点调度与供应：在私云有或公有云环境中，整合密集计算及图形处理能力，提供图形资源的供应、调度和图形图像的远程可视化技术。GPU调度：PBSProfessional的扩展架构能够在所有平台上实现图形处理器（GPU）的高效调度PBSProfessional是您的理想之选增强计算设施的安全性和可靠性（PBSProfessional是业界唯一获得EAL3+认证的载荷管理解决方案）确保业务连续性（计算节点硬件故障自动侦测，计算节点操作系统及应用软件故障自动恢复）最大化业务部门的工作效率，确保满足服务水平协议(SLA)最小化硬件、软件、人力和电力消耗，达到更低廉的运营成本实现业务优先级，确保最重要的作业能够率先和准时完成覆盖全球的技术支持，满足个人、一对一、实时的帮助（我们在超过18个国家都有本地技术支持）核心功能及业务价值控制GPU的使用权限及使用优先级，基于GPU使用状态智能调度，提供详尽使用信息作业启动时间预测，从容规划任务及项目顶级扩展能力，千万亿次支持海量作业提交和管理功能，实现极致腾吞能力BackfillTopN调度策略，充分利用每一个计算周期而不耽误任何重要作业动态操作系统及应用程序部署，自动满足作业需要Hook功能，无需任何源代码，随时、快速改变或增强调度行为，以适应特定的策略需要基于用户和用户组级别的限额控制，实现细粒策略调整基于公式的优先级定义，在允许例外的情况下，定义任何策略先进的资源预留技术，可满足周期性需要统一的作业和资源定义体系（Vnode），定义作业资源请求后，自动实现作业的最优放置Python-Everywhere，使得任何脚本可在任何平台下通用强大的抢占及断点重启能力，确保任何时候可立即开始执行重要任务可配置期限的历史作业追踪功能，实现作业的全生命周期控制适用平台PBSProfessional支持所有主要的硬件平台和操作系统高性能计算作管理ComputeManagerComputeManager运行、监控和管理计算作业、结果及数据的云计算门户ComputeManager采用了全新一代Web技术，凝聚了Altair在Web门户技术方面多年的经验，实现用户透明、按需、移动使用所有设备，在任何地点轻松愉悦地访问HPC计算资源。通过和AltairEnterprise服务及应用的紧密集成，用户可通过ComputeManager来轻松获取包括计算能力、存储空间、硬件平台、开发环境、图形处理能力、大数据处理、业务数据和管理信息等在内的一系列工程服务和工程资源，从而成为企业HPC和CAE私有云的最佳集成入口。访问管理服务：访问管理服务：通过全新易用的形象化接口管理访问控制和用户规则ComputerManager的一个实例管理超过100个并发用户和500,000个作业全新的负载均衡支持高度冗余和高扩展配置解决了超过100个已知的安全漏洞无缝结合ResultsVisualizationService和DisplayManager，允许直接在服务器端处理大数据核心功能及业务价值作业提交基于应用程序本身特性的提交界面支持海量作业、支持大型图形交互式作业支持批量上传、下载支持大数据上传、下载支持在线快速编辑文件作业监控和管理提供实时运行作业列表

及强大的分组、过滤和汇总功能交互性管理作业，查看计算趋势、发送信号、合并结果、在线Checkpoint（检查点）和重启等支持交互式作业会话的保存、恢复及共享，实现在线协作

SEQFigure\*ARABIC24图3-23ComputeManager作业提交、监控以及结果查看集成数据及结果远程可视化（详见结果可视化模块）应用虚拟可视化DisplayManagerDisplayManager是集成于PBSWorks高性能计算解决方案中的一个基于Web门户的远程可视化工具。可用于图形应用虚拟化、远程大数据处理、快速协作和创新。它给用户提供的远程可视化大数据、交互式使用图形应用程序等高品质服务，其基于网络带宽和延迟的自适应压缩算法，即使面对极具挑战性的大数据及延迟大的网络依然表现卓越。核心功能及业务价值DisplayManage在快捷交付高品质应用程序性能及安全性的同时，能确保IT资源利用效率的最大化。对于一个高度全球化的团队，IP保护就是数据从不离开理想的位置减少令人生畏的大数据在服务器与本地机器之间的移动次数应用程序所需的图形、计算和存储资源共置一处，有力应对大型图形程序、大数据和大存储需求通过共享操作任务，充分挖掘一个公司的内部知识和员工技能大幅度降低IT人员维护工作量技术特性DisplayManager完全集成于PBSWorks，提供超越远程可视化的丰富的用户体验。即时调用简洁且易于使用、无需学习的特定应用界面、简化管理，使工程师更多地关注工程领域的问题。灵活的资源分配通过与ComputeManager集成，能进行复杂的应用资源需求设定，满足高级应用的复杂资源要求。可靠性仅需要网络保持最低限度的连通性，即可保证会话和业务的连续性。可管理性应用程序可以轻松地增加或移除，并和PBSProfessional与PBSAnalytics相结合对资源进行监控和统计。协作同事之间通过共享会话视图进行协作，并且可以通过广域网控制。SEQFigure\*ARABIC25图3-24DisplayManager中实现的远程可视化技术SolithinkingOptistructHyperWorksHyperMeshHyperView/Hypergraph模块间相互集成关系Altair高性能计算管理平台中的所有模块都是基于同一种类型的Web框架（AltairWebPortalFramework）来实现的，模块之间即可以高度独立，分开部署，又可以紧密集成，访问相互之间的接口，可以实现以下功能：在ComputerManager、SimulationManager、DisplayManager模块中相互切换无需登入登出。图3-26模块切换界面从SimulationManager中直接提交作业到ComputerManager进行计算。图3-27、28SimulationManager中作业提交界面在ComputerManager中通过RVS技术远程查看计算结果。图3-29、30RVS调用界面通过DisplayManager启动远程节点上的应用打开远程数据库中的或者计算结果中的模型文件进行前后处理。图3-31DisplayManager界面平台价值主张SEQFigure\*ARABIC26图3-32澳汰尔仿真数据管理平台价值主张业务解决方案方案概述AltairSimulationCloudSuite，即Altair公司企业仿真云平台是Altair公司推出的基于云计算技术、覆盖数字仿真全生命周期的仿真平台管理软件。Altair仿真云在虚拟化CAE仿真所需硬件、软件资源的基础上，提供了智能调度、强大的RAS特性、资源动态供应、按需伸缩、快速部署、自助服务、云爆发等关键技术，为最终用户提供了包括计算、存储、硬件平台、图形处理（CAE前后处理）能力、CAE大数据处理、CAE流程及数据管理（过程及结果）、CAE数据版本管理、数据追溯、设计与试验协同等在内的基于web的自助服务，成为企业级的仿真分析创新平台。仿真云管理平台中间件层集成了大量工程领域的核心及基础服务，如CAE资源管理与调度、工程数据建模与可视化、工程数据与流程管理引擎等，这些服务为web应用模块开发的基础。Altair仿真云管理平台基于AWPFWeb框架AltairWebPortalFramework，提供了一系列彼此独立又紧密集成的模块，为各种角色的云平台用户提供简单易用的入口，来访问云端资源、信息、知识。本次方案设计基于对玉柴动力当前CAE发展现状、管理需求的透彻理解，充分考虑了玉柴分布式研发协同的现状及未来发展诉求，方案设计是本着实事求是、稳步推进、务求实效的精神，提出了以下实施方案。本方案设计基于成熟的商业平台产品，包括以下紧密集成的套件：AltairSimulationManager数据管理平台AltairEnterpriseFoundationProfessional中间件及数据库AltairResultVisualizationCAE结果可视化产品AltairEnterpriseProcessManager企业流程管理PBSProfessional计算资源整合、调度平台AltairComputeManager作业提交、监控、查看工具AltairDisplayManager远程可视化技术AltairknowledgeStudio工具封装和流程制作工具AltairHyperstudy多学科优化和参数灵敏度分析工具AltairHWCT用于搭建材料数据库本方案设计时充分考虑到平台实施的复杂性，为此Altair汇集了公司精锐力量，组建了经验丰富的团队，包括了来自中国、美国总部的业务顾问、实施顾问、技术顾问在内的团队，严格遵循企业级系统实施的方法论，运用现代的项目管理手段，确保项目的成功实施。平台业务架构澳汰尔仿真数据管理平台基于AltairEnterpriseFoundationprofessional中间件，提供仿真数据管理（知识管理）、分析流程管理、计算管理、系统安全服务、协同管理等业务价值，具体业务逻辑架构请见下图：SEQFigure\*ARABIC28图4-1平台业务逻辑图详细技术解决方案技术方案配置玉柴动力仿真数据管理平台序号产品名称产品描述1EnterpriseFoundationProfessional平台基础服务，包含数据库2SimulationCloudWeb模块（SM、EPM、CM、DM）1.SimulationManager管理分析的迭代过程、模型、报告、作业、指标等数据

2.EnterprisePocessManager用来定义、分配、执行、监控业务流程；可以集成分析过程中使用的工具

3.ComputerManager提供计算作业提交、监控、结果可视化的服务

4.DisplayManager可以在Web上运行交互式的图形作业，实现远程前后处理3TCconnect连接数据管理平台和TC平台4KnowledgeStudio流程模板编制工具5RVS结果可视化技术6PBSPro高性能计算平台资源调度核心组件7PASPBSPro的Web服务层8Hyperstudy参数灵敏度分析、多学科联合仿真优化9HWCTHW中的数据协同管理工具，用于搭建材料库SEQFigure\*ARABIC29表4-1方案软件配置相关所需配套硬件请参见平台系统架构。仿真数据管理澳汰尔提供的仿真数据管理功能旨在帮助玉柴CAE部门内部搭建沟通协作平台，梳理业务流程，归类数据组织结构澳汰尔仿真云平台采用了多维度数据空间的方式来组织所有的性能数据，根据企业产品研发的特点，习惯上采用产品谱系、系统谱系、性能谱系这样的三维空间来分类所有的性能数据。图4-2数据分类维度 产品分类主要按照产品的级别、类别、型号、改型的继承关系来建立分类谱系，例如：图4-3产品谱系系统分类主要按照产品的系统、分系统、子系统、零部件的通用BOM来建立分类谱系，例如：图4-4系统谱系性能分类主要按照产品性能领域的继承关系来建立分类谱系，例如：图4-5性能谱系 以上提到的几个维度都是高度灵活可配置的，可以根据企业自身的数据分类方式来重新配置。另外系统中还可以自定义其他不同的分类方式，例如活动类型、阶段、验证类型等。图4-6定义多维度数据类型在系统中创建一个分析项目，通过产品分类、性能分类、系统分类这三个维度对其进行分类，辅以其他必要的属性，系统就可以定义出一个唯一的分析任务。图4-7项目分类分析任务是系统中和某一次分析活动相关的数据容器，所有的数据都被定义在这个容器中，例如分析时的需求文档、模型、作业、结果、指标、报告等；。在系统中每一个分析活动被定义为一个project。如下图所示：图4-8性能活动项目视图每一个Project中可以动态配置其所需的业务模块，如ProjectSummary、GoalsSummary、SimulationSummary、Classification、Process等，每一个模块中所包含的是一次分析过程中的某一个步骤或者某一块功能，例如SimulationSummary中包含某一个分析任务中的迭代过程。图4-9仿真分析迭代视图每一个simulation代中又分别包含这轮迭代的模型、作业、结果、分析、验证等子模块，每个模块都会在系统的下方有对应的文件目录，用来存放和此次分析相关的文件和指标数据等。系统通过这样分步骤的、模块化的方式来定义和规范化企业的分析流程，有效管理仿真分析的完整过程，保证整个过程的完整可追述，并且将分析相关的过程和结果文件无缝地和过程关联起来，自然而然的形成企业自己的知识积累，如指标库、图片库、模型库、报告库等。图4-10仿真分析过程视图数据存储和删除SimulationManager后台使用Oracle数据库来进行结构化数据的存储，其他文件类型的数据存放在不同地区的文件服务器上，Oracle服务器可以连接来自多个地区的文件服务器，实现异地协同管理的功能。SimulationManager中的数据是按分析项目（一次分析任务）为单元来管理的。每一种类型的分析项目可以配置相应的文档目录结构和属性信息，用于分类存放不同类型的数据文件和其属性信息。Simulationmanager中支持对分析数据按照不同的场景，提供相应数据上传入口，上传时可以选择从本地、远程，还是当前数据库中进行上传。系统中预先定义了不同的数据类型（content），数据上传之前，系统会对不同的文件进行格式检查，以确保不同类型的文件被存放和管理在对应的数据类型容器中进入某一分析项目的主界面，在左侧窗口中，用户可以看到清晰的目录层次结构，如迭代一、模型、报告、作业、结果、指标、脚本…图4-11文件目录结构图文件上传后的视图如下：图4-12文件上传后的视图文件上传过程中，系统可以自动识别文件类型和文件信息抽取。在某一目录结构上右击，系统会弹出上传、下载、删除、导入等操作选项，结合AccessManager的权限控制，具有相应权限的用户可以按照一定的规则对分析项目中的数据进行上传、删除、下载、可读等操作。图4-13文件上传、下载、删除菜单数据上传和下载除了分步骤手动上传数据外，系统还提供批量导入的功能。用户可以针对不同的分析类型定义不同的数据格式标准，并将标准配置成数据导入模板文件，系统会根据定义的模板自动识别批量导入的数据并抽取其中的信息，保存在数据库中。分析过程中会产生各种类型的文件，这些文件可能是有规则的存放在一个包含多级子目录的目录结构中，也有可能是杂乱存放的，针对这些情况，系统可以根据预先定义的规则，遍历该目录下的所有目录，根据定义的规则，例如按照后缀名或者其他方式识别不同类型的文件，并将它们分类存放在数据库系统中。还可以定义数据抽取规则，例如提取某些模型文件中的参数，按照一定的公式进行计算，将计算结果保存为这次分析的某个指标或者属性值。选择import数据图4-14历史输入导入入口选择一个导入规则图4-15选择历史数据导入规则系统将自动按规则读取所选的目录结构中的文件，并自动抽取必要信息图4-16系统读取批量上传的文件查看导入后的历史数据图4-17批量数据导入后的视图和数据导入一致，系统中的数据也可以按照服务器上保存的目录结构导出到本地磁盘。数据版本管理SimulationManager支持检入检出的方式来实现数据的编辑和更新，点击Edit按钮可以对分析项目中的数据进行更新。图4-18分析项目编辑方式每个数据都具有Revision的属性，即数据的版本，当数据更新后，系统会自动升级文件的版本。图4-19文件版本控制根据玉柴的实际需求，系统可以通过定制开发增加大版本号和小版本号的结合使用，以更好的满足用户的使用需求。数据抽取对于研发数据的管理不应该只停留在文件本身和文件的一些属性，管理起来的目的是为了能更好的使用数据，对数据抽取可以使得在不用下载和打开数据的前提下查看数据里面的关键信息，澳汰尔数据管理平台提供对模型文件、文档、报告等文件的自动抽取。模型缩略图选择某一个模型文件，或者结果文件，系统可以从多个角度自动的截取模型的形状，使得用户在不打开模型的前提下可以快速了解模型的大致信息。图4-20模型结构抽取基于HW识别功能的网格、CAD等文件的属性信息抽取上传模型文件时，可以选择解析模型图4-21上传时解析模型系统可以抽取模型文件中的几何类型、component、element、connector、所用求解器等信息图4-22模型抽取信息展示通过自定义脚本对文件进行抽取。平台提供接口，允许用户自定义不同类型的文件的解析脚本，支持对报告、模型、结果等文件进行专门的信息抽取，系统可以通过预先定义读取规则来实现文件中关键参数信息的提取，并保存为该文件或者此次性能活动的属性，之后用户可以在不需要下载和打开该文件的情况下查看相关的指标信息，被抽取的信息还可以用于以后搜索的关键字数据查询数据多维度组织，便于查询基于SimulationManager对数据良好的归档，分类，索引等机制，保证了仿真数据在SimulationManager中便捷高效的查询对比功能。系统支持多维度的数据查询和对比，方便调用经验数据，支持数据对比分析。快速查询SimulationManager中的数据查询分为快速查询和高级查询两种方式。对于快速查询，用户可以在任何界面下进行便捷的类似谷歌搜索一样的快速查询，只需输入部分文字，系统会进行相应的模糊搜索，返回和该文字相关的任何类型的查询结果，如项目、迭代、指标、文件、模型中的某个属性等。图4-23快速查询界面高级查询在高级查询面板中，用户可以按照定义好的数据维度进行按条件筛选，还可以使用相应的表达式进行更加细化的查询。图4-24高级查询界面快速过滤（二次查询）在结果页面中，用户可以进行快速的过滤，或者二次查询，例如在查询结果页面中输入创建者的名字或者选择相应的数据类型，来得到想要的结果；图4-25查询界面进行过滤查询结果便捷操作对于常用的查询条件可以保存为模板，方便日后进行更快速的查询。图4-26保存查询条件为模板系统在查询页面中提供快速的按时间过滤的查询方式，例如过滤最近一周内进行的分析，最近24小时内进行的分析。查询结果可以快速打开，并查看其使用情况，即数据的Whereused信息，例如查询到一个模型，用户可以快速的查看这个模型是在那次分析迭代中使用的，是属于哪个项目的，用户可以快速打开相关的迭代或项目来查看其它相关的信息。返回的查询结果可以进行比较图4-27查询结果比较另外对于查询结果，用户可以快速的查看其数据谱系，即上下文关系，具体参考数据谱系一节。数据谱系在查找或定位到某一文件后，系统可以快速直观的通过Traceability面板来查看该文件在哪里被使用了，以及该文件的上下文关系。例如打开一个分析项目的目录结构，定位到其中的一个网格模型文件，系统可以快速的通过关系图的方式定位到该文件在哪次分析任务中、第几轮迭代中的被使用了。图4-28文件使用历史追踪它采用的几何数据是哪一个版本，共生成了几个solverDeck，每个SolverDeck对应的结果和报告又是哪个文件。图4-29文件谱系追踪图4-30文件谱系追踪图4-31文件谱系追踪数据处理和展示（轻量化和远程调用）对于查询到的结果文件，系统可以方便快捷的进行预览或者通过远程可视化技术，在Web上打开工具软件进行数据查看。支持图片、视频文件的在线预览用户可以查看某一次分析中的所有图片，快速便捷的浏览下一张，上一张，并提供缩略图。图4-32在线查看图片支持文档的在线浏览，以及全文搜索图4-33在线查看文档支持CAE结果文件的动画和曲线在线展示SimulationManager中可以紧密集成结果可视化服务（RVS），通过RVS，用户可以在不下载大文件结果的前提下进行结果预览。用户选中结果文件后系统会对结果文件中的数据进行解析，如结果中包含的工况、结果类型、数据格式等。使用RVS对结果文件进行抽取和展示，使用mvw模板，对常用的结果进行展示。图4-34解析结果文件用户可以选择部分或者全部数据进行结果展示，或者使用已有的模板进行结果查看，结果展示可以是动画或者曲线。图4-35结果文件曲线展示图4-36RVS查看结果文件中的动画支持通道文件的曲线展示对于通道文件，可以使用RVS技术快速的展示通道曲线，并进行叠加对比。支持远程打开后处理软件进行结果处理对于某些结果文件，如果文件特别大或者不适用于在RVS中展示，或者其他不限于结果文件，需要用工具软件打开的文件，用户可以通过DisplayManager模块来在WEB上直接调用CAE工具软件来打开。DisplayManager是一个基于Web门户的远程可视化工具。它给用户提供的远程可视化大数据、交互式使用图形应用程序。用户可以直接在SimulationManager模块中切换到DisplayManager模块，用户可以看到配置好的应用程序图标。图4-37DisplayManager中配置的应用程序双击图标，程序将自动到图形节点上查找合适的图卡资源，启动OpenGL程序，DisplayManager不仅可以支持后处理软件，基本所有OpenGL模式的应用软件都可以支持，用户可以使用DisplayManager进行远程前后处理工作。打开远程软件后系统自动将文件传输到远程服务器端，并加载到打开的软件中。图4-38DisplayManager中打开后处理软件PDM集成无缝集成SimulationManager中支持和PDM系统的无缝集成，用户可以在SimulationManager中配置PDM连接，支持TeamCenter和WindChill，用户在注册PDM后，可以通过用PDM户名和密码来登录。图4-39添加PDM连接查询、下载BOM和CAD数据配置完成后，用户可以直接在SimulationManager中按照ItemID等信息查询CAD数据，并浏览装配结构，选择需要的几何直接下载到SimulationManager中。数据查询时严格按照用户在TC中的权限来控制显示结果。图4-40在SimulationManager中搜索PDM中的几何保证几何和CAE数据的追溯几何数据导入到SimulationManager中后，系统将记录CAD和网格、结果文件、报告等的追溯关系，并以直观的关系图的形式显示每个数据的上下文，以方便用户快速准确的对设计和分析的数据进行追溯和查看。图4-41文件谱系追踪支持报告回传试验数据集成澳汰尔仿真数据管理平台中支持材料库的搭建和维护。通过HWCT模块，用户可以便捷的按照需要的分类结构搭建自己的材料库。并在团队内进行快速共享。材料库支持将常用的材料卡片文件导入到材料库中，材料库自动读取材料属性，如类型、泊松比、材料名称等，并作为材料的属性进行显示，用户可以在不打开材料的前提下知道材料中的信息。材料库支持按照关键字进行模糊查询或者精确匹配，以及一些快速的过滤规则。图4-64材料库查询过滤管理员用户可以对材料分类进行管理和维护。HWCT材料库紧密集成了澳汰尔HyperWorks平台，用户可以在选中材料后，右击直接传递材料信息到HyperWorks平台中，或者通过右击“获取”的方式，将材料卡片文件保存下来，手动传递到其他分析平台中。图4-65仿真材料库对于材料库中的材料，用户可以直接查看其材料曲线，并和其他材料的曲线进行对比。图4-66快速查看材料曲线仿真流程管理对常用的分析流程进行固化，形成流程模板可以帮助企业积累知识经验，减少工作过程中的出错概率，提高分析效率，进而提升企业的研发能力。企业分析流程一般涉及到多个学科领域、多种工况类型、多种应用软件等多种场景，并且甚至随着时间和技术的推移，统一流程的操作方法和步骤都会随之改变，一般流程管理工具无法穷举所有任务单元。澳汰尔流程管理模块，支持预定义的任务组件，并允许用户自己创建相应的任务组件，大大提高了流程制作的灵活性.流程的定义与创建.1集成数据管理模块.2集成远程可视化模块.3集成工具软件 本地 远程.4集成HPC平台工具封装和流程制作通过澳汰尔的流程制作软件KnowledgeStudio来实现，knowledgeStudio可以实现单学科或者多学科优化的分析流程模板的制作。图4-43KnowledgeStudio主界面KnowledgeStudio支持分析任务的创建与调用，支持企业通过积累形成自己的任务库，即针对不同应用软件进行功能封装的任务组件，如使用java程序来执行的报告自动生成的任务、采用HyperMesh或者UG进行几何清理的任务、采用HyperMesh或者Simlab进行网格划分、采用不同类型的求解器，如Abquas、Optistract、Fluent等进行计算的任务。KnowledgeStudio中初始自带部分通用的软件组件，如office软件、脚本命令组件、HyperWorks软件、Abquas等计算软件。此外，KnowledgeStudio提供相应的配置接口，允许用户自定义其他类型的组件，通过后台配置即可实现。图4-44支持不同类型的工具组件在创建某个任务时，用户可以指定该任务调用哪个软件来进行数据处理。图4-45创建任务用户也可以使用KnowledgeStudio中预先定义好的、已经设置了输入输出以及所用软件的任务来创建流程。图4-46支持预先定义的任务库支持通过使用不同的分析任务，以拖拽的方式来搭建企业自己的分析流程。图4-47通过拖拽任务的方式来创建流程分析任务和分析流程支持创建相应的输入输出，输入输出可以是字符串、数值，也可以是文件等形式。图4-48定义任务的输入输出任务与任务之间输入输出的传递支持通过直观的拉线连接的方式来设定图4-49连接任务间的输入输出分析任务中支持指定执行任务的应用程序和脚本，如执行前处理是使用HM还是Simlab，计算时使用Abquas还是Optistract。图4-50指定任务调用的应用程序和脚本流程模板一般由资深工程师制作封装，制作好的分析流程模板，由系统管理员部署在前端的ProcessManager中进行执行。根据玉柴的需要，通过定制可以在模板部署到服务器端之前建立审批和发布流程，审批流程中可以指定接受审批的人员，审批可以通过或者被打回，审批的状态会及时返回给相关人员。流程执行系统支持用户手动创建分析项目并绑定分析流程，在创建好一个分析项目后，用户可以进入“流程”面板，浏览当前的流程列表，选择其中一个并绑定。同时，也支持通过定制集成企业的项目管理软件进行任务的信息导入，如每个任务的名称、类型、起始时间、结束时间、责任人等。部署好的流程允许单人完成，或者分配给多个用户协同完成。流程可以自动执行，也支持人工干预。流程执行前，管理员可以对其进行任务分配。图4-51任务分配在流程执行前，提供相应的输入文件。图4-52提供流程输入条件图4-53Processmanager流程执行界面每一个用户都有自己的账号，登录自己的账号可以查看分配给自己的任务。图4-54登录ProcessManager图4-55用户个人工作区，可以查看分配给自己的任务每个流程都有对应的甘特图，可以对流程的进度进行监控。也可以定制其他类型的图标进行统计分析。图4-56流程甘特图执行每个步骤时可以设定由默认的程序来执行，或者人工选择支持的应用程序来执行。图4-57调用CAE工具打开数据流程中启动相应的工具软件来执行，可以选择本地或者远程的应用程序，集成DisplayManager，当用户本机上没有安装相应的软件时也可以执行流程，大大提高了工作的灵活性。图4-58启动CAE工具进行交互操作某一步执行完成后，系统维护相应的输入和输出文件，并保存在数据管理系统中。图4-59查看任务输入输出澳汰尔仿真数据管理平台无缝集成了数据管理、流程管理、计算管理、虚拟可视化等功能，当流程中涉及到计算的步骤时，系统支持直接提交计算任务到高性能计算平台上，即HPC中，高性能计算平台中预先配置了计算所需的求解器。图4-60集成HPC平台在ProcessManager中用户无需重新登录可以直接切换到ComputeManger的页面查看作业的状态图4-61切换到ComputeManager图4-62查看提交的作业作业计算完成后，系统支持将计算结果文件直接取回数据管理系统，并继续作为流程中下一步的输入图4-63流程执行完成流程执行完成后，用户可以回顾流程的执行过程以及每个步骤中的输入、输出。计算资源和作业管理此处描述应对所有技术要求和相关的业务场景计算资源管理PBSProfessional在虚拟化高性能计算管理平台软硬件资源的基础上，依托自身强大的调度算法，最大程度地提高云资源的利用效率、可靠性及可用性。PBSWorks：整合所有计算资源，形成资源池，统一调配，自动管理1）工程师提交作业给PBSWorks，PBSWorks自动寻找空闲的节点计算；2）如果求解器支持多机并行的话，PBSWorks也能自动寻找多个空闲机器来计算；3）PBSWorks确保作业连续不断运行，直到资源耗尽；资源一旦释放，能尽快启动下一个题目；4）如果一台机器出了问题，其上运行的作业自动转到其他节点计算；5）PBSWorks可以配置机器可用时间、连续空闲时长，从而避免计算影响工作站的正常使用；如，只允许在周日、周六及夜间计算；如只有连续空闲1个小时以上才可用来计算；如果工作站主人连续使用键盘鼠标超过120秒，其上的作业自动停止等等。6）用户提交作业可透过PBSWorks提供的基于web的门户，简单易用，省时间。PBSWorks：集中管控，基于策略分配，高效利用，简单易用1）工程师提交作业给PBSWorks，PBSWorks根据资源使用情况运行或排队；2）夜间、节假日连续不间断运行；3）作业运行状况自动提醒；4）确保策略，如优先级、份额等；5）作业提交、上传、下载方便快捷；6）无需学习Linux或Unix；7）确保资源不会被无序抢占；8）工程师提交作业给PBSWorks，PBSWorks根据资源使用情况自动寻找空闲资源或排队；9）如节点故障导致作业失败，PBS自动迁移作业到好的节点；10）无论作业在哪里运行，基于web网页即可查看中间结果，下载数据，编辑数据，管理作业，甚至查看计算结果，启动远程前后处理工具处理模型及结果等等；PBSProfessional紧密跟踪最新云计算技术、绿色计算技术、GPU技术等，领先一步为客户应对不断变化的计算需求提供一流的解决方案：云计算：PBSWorks解决方案全面支持HPC软件即服务（SaaS，是业内首个CAE共有云AltairHyperWorksOn-Demand的支撑技术。绿色计算：能自动监测到处于空闲状态的计算节点，并将其自动休眠或关闭，当有计算任务需要时再将其自动开启。大大降低了高性能计算系统的电能消耗，支持企业实现节能减排。经过几个领先的PBSWorks用户的验证，绿色计算已经帮助他们节省了高达20%的能源。图形节点调度与供应：在私有云或公有云环境中，整合密集计算及图形处理能力，提供图形资源的供应、调度和图形图像的远程可视化技术。GPU调度：PBSProfessional的扩展架构能够在所有平台上实现图形处理器PBSProfessional提供丰富的、智能的、高效的调度算法，在提高资源利用效率、满足特定业务需求之间取得高度的平衡，其主要资源调度能力如下：作业提交Altair仿真数据管理平台支持基于web门户来提交一切可批处理进行的计算分析任务。以下是终端用户通过ComputeManager，提交Fluent批处理计算作业的步骤：首先用户登录CM，提交的用户名、密码通过AMS安全服务进行验证。图4-74Altair高性能计算管理平台登录界面用户登录系统后，可以看到预先配置好的求解器的列表，每一种求解器都有其对应的提交参数列表，如CPU个数、核数、内存大小、输入文件等。图4-75作业提交界面ComputeManager支持访问远程文件系统，并从远程文件目录中拖拽文件和路径作为作业提交时的输入。图4-76远程文件访问从左边应用程序列表中选择Fluent，上传文件，或从远程存储拖曳文件，作为计算输入，输入其他参数，即可成功提交Fluent作业，如下图所示： 图4-77Altair高性能计算管理平台作业提交界面作业提交完成后，系统会返回作业ID等信息，信息会保存到用户的消息盒中，或者通过邮件的方式通知给用户。作业监控和管理用户无论通过何种方式提交作业（web门户或者其他流程），均能随时登陆门户网站管理自己的作业：用户可以按照应用程序、作业状态、队列、用户等条件对作业进行过滤，并且支持对作业的挂起、重启、checkpoint等操作图4-78在门户中查看自己的作业用户可以在门户中查看自己作业的数据、可视化数据、甚至编辑数据等操作，如下图所示：图4-79在门户中查看作业的数据在线查看作业结果作业在计算过程中，选择相应log文件或者结果文件，利用平台的CAE结果可视化服务即RVS服务，随时可察看其趋势曲线或当前计算结果：图4-80基于web即时查看计算趋势曲线对于结果文件，RVS可以解析其中包含的工况，数据类型等，用户可以选择需要查看的数据类型进行展示。图4-81解析结果文件展示结果文件中的曲线图4-82结果曲线在线展示展示结果文件中的动画图4-83结果动画在线展示集成数据管理SM平台支持直接从SimulationManager中直接提交作业到ComputerManager进行计算。用户登录SimulationManager时可以选择注册相应的ComputeManager服务，注册完成后用户在SimulationManager提交作业时，可以选择本作业或者ComputeManager作业图4-84SimulationManager中提交ComputeManager作业提交ComputeManager作业时可以看到和在ComputeManager中提交作业相同的参数输入界面。作业提交后用户不需要登录CM就可以在SimulationManager中直接查看作业的状态并取回作业的结果文件。图4-85、86SimulationManager中作业提交界面此外SimulationManager和ComputeManager之间深度集成，用户可以在无需登录的情况下直接从SimulationManager中切换到ComputeManager模块进行作业查看。图形交互前后处理作业提交首先，用户登录云门户，选择要启动的前后处理软件，如HyperView：图4-87基于web的前后处理云平台将立即在可用的图形节点中选择一台节点，启动其上的HyperView，并通过web传输到用户桌面，用户随之可与之交互，实现基于远程服务器的前后处理。说明1：上图中的应用，可具备不同的图标，并可以和ComputeManager的求解器列表集成在一起，用户登录ComputeManager，在其界面中可见此列表，并可启动DisplayManager。说明2：上图中的前后处理软件，和求解器一样，可支持任意第三方的基于Linux的图形应用，包括OpenGL程序。初步结构优化产品简介solidThinking是一款全球领先的优秀三维设计软件，它引入一种全新的设计思路，帮助设计工程师获取优质的结构方案，缩短开发周期，提升设计质量。solidThinking包括两个产品模块，生成结构概念方案的优化模块——Inspire；以及进行产品建模与表现的模块——Evolve。产品性能solidThinkingInspire拥有颠覆性的设计理念，在一个友好易用的软件环境中提供“仿真驱动设计”的创新工具。它应用于设计流程的早期，为设计工程师量身定制，帮助他们生成和探索高效的结构基础。Inspire采用Altair先进的OptiStruct优化求解器，根据给定的设计空间、材料属性以及受力需求生成理想的形状。根据软件生成的结果再进行结构设计，既能减少整个设计流程的时间，还能节省材料及减重。简洁友好的界面，只需半小时即可学会基本操作Inspire的界面非常简洁，并且很容易操作，即使使用者对CAE领域不甚了解，也可以快速上手学习。Inspire的简洁界面，无繁琐的功能设置，易学易用Inspire界面清晰友好，界面采用可自定义的Windows风格，提供多种预定义颜色供工程师选择使用。颠覆性的设计思路，提升设计周期效率Inspire应用于设计周期的早期概念设计阶段，一开始就考虑了结构设计要素。通常以往的设计流程为：概念设计——结构设计——工程校核和结构优化，而结构上的不合理可能直到第三个环节才被发现，然后所有的工作要返回到第一个环节重新开始，这样周而复始进行多次更改才能达到较好的效果。但应用了Inspire，即把通常在第三个环节才应用的优化方法引入了概念设计环节，让设计工程师以一种简单的方式掌握这种方法，从而设计出合理的结构。与传统的“设计——论证——再设计”思路相比，这种流程因前期奠定了良好的基础，从而节省了大量反复工作，提升了整个流程的效率。Inspire提升设计流程的效率Inspire中设计结构流程如下图所示：第一步：从其他几何造型软件中导入实体几何模型，或者在Inspire中建立几何模型。第二步：对模型进行特征简化，去除倒角、孔等不必要特征。第三步：根据设计目的，赋予材料性质。施加载荷和工况。设定优化条件。第四步：获得优化结果。并分析结果合理性。如果结构不够合理，增加制造工艺、结构对称等条件，再次进行优化计算。第五步：直接在Inspire中对新结构进行分析，确定可行性。第六步：在几何造型软件，如CATIA、UG、Pro/E等中根据优化结果重新定义几何。草绘或者导入几何模型特征简化设置材料和工况优化并确定形状确定性能（可选）重定义几何Inspire的应用流程满足实际设计功能并最大程度减重Inspire中，用户可以根据实际工况，为模型施加各种约束、集中力、压力、转矩、设定多种工况等，并可为其设定材料。同时，还可以施加如对称、拔模方向等制造约束，完全考虑了制造工艺对优化结果的影响。约束与各种受力的基础模型保留一定原始材料后的优化结果增加了制造约束后的优化结果稳定的格式输入与输出：可直接读取数据：Acis，CatiaV4/V5，IGES，JtOpen，Parasolid，ProESolidWorks，STEP，STL，UGNX，Inventor。用户可把在其他CAD软件中构建的实体连同装配分组信息导入Inspire中，作为原始优化空间。可导出数据：IGES,Parasolid,STEP,STL。生成的优化形状由STL格式导出至其他软件环境，或直接应用于3D打印。在运行有限元仿真或结构优化时都可以输出OptiStruct（*.fem）CAE文件。几何创建、修改、简化使用草图工具绘制草绘曲线，以此来创建和修改零件。可通过功能区的几何选项卡进入，包括点、线、矩形、圆、弧、打断，支持捕捉、相切、垂直、中点等草图约束。

使用编辑工具修改或创建实体。可通过功能区的几何选项卡进入。推/拉工具用于推拉使用草绘创建的平面或圆柱面。它可用于将面挤出成实体、创建孔或改变孔的尺寸、修改或消除圆角以及改变壁厚等。布尔运算工具利用一组实体编辑另一组实体，以此来创建一个新的对象。分割工具利用分割平面分割一组对象。简化工具用于在运行分析或优化前清理模型几何体的问题区域。补块工具用于填充丢失的面。还可以用于删除或重绘效果不佳或有问题的面。简化工具印迹工具用于查找和删除划痕和切割点等印迹。圆角工具用于查找和删除圆角（凸角）和倒圆角（凹角）。孔工具用于查找和删除孔和凹处。填塞工具用于查找孔和凹处，并通过在相应区域填补新零件的方法来填塞找到的孔和凹处。网格、仿真、优化技术结构仿真、优化功能包括用于仿真设定、添加约束，以及运行优化或分析的工具。包括创建螺栓连接、铰链和接触。将载荷、约束和材料施加或赋予模型来对优化或分析进行设定。如有必要，还可以创建集中质量零件、位移约束，以及形状控制。并提供工具定义、运行以及查看分析或优化。允许用户分析线性静力问题并可以设定计算中是否包括简正模式以及简正模式的数量。自动化网格技术，并允许用户控制网格大小。结果图解技术 提供分析探索器查看分析结果。结果类型包括位移，安全系数，屈服百分比，拉伸与压缩，最大切应力，米塞斯等效应力，最大主应力，简正模式。默认情况下，所显示的结果会带有云图，并允许用户点击播放按钮以动画形式显示所选结果，点击速度按钮更改动画播放速度。使用结构仿真功能区的载荷工具对模型施加力、压力、扭矩和约束。还可以使用模型浏览器添加重力载荷。在运行分析或优化前，需要定义至少一种载荷工况，一组作用于模型的载荷和约束。也可以创建带有多种载荷和约束的多载荷工况，了解其对分析和优化的影响。通常，载荷和约束应施加到非设计空间，而不是设计空间。载荷和约束还可以从模型中移除，并通过连接器将其与几何特征相连。单位和测量模型中大多数数字都有与之相关联的单位，比如长度单位厘米或英寸，质量单位千克或斯勒格。测量工具可用于测量长度和角度，估算模型重量分布以及确定零件边界框的尺寸。这些工具可从功能区获取。测量值采用默认的单位系统，可通过主应用程序窗口右下角的单位系统选择器对其进行更改。有四种可用的测量工具：测量框工具用于获取所选零件边界框的尺寸。测量长度工具用于测量两点间的距离或边的长度。测量角度工具用于测量三点定义的角度。测量重量工具用于评估模型在一组点约束下的重量分布。结果输出及重建将优化后的形状保存为STL文件，方便导入CAD软件建模及3D打印，复杂零件优化结果可导出至Evolve重建。 行业应用与典型客户solidThinkingInspire可广泛应用于多种行业，如汽车、航空航天、重型机械、消费品等行业中的工程结构设计，适用于大量产品结构件、铸造件及产品托架设计。通过Inspire进行飞机舱门铰链设计通过Inspire进行发动机后吊钩设计通过Inspire进行自行车曲柄臂设计更多应用Inspire的典型客户硬件要求solidThinking产品对于硬件的要求适中，并且是为数不多的可同时流畅运行于Windows及Mac两种操作平台的三维设计软件。根据不同的操作平台，solidThinking对系统的硬件配置要求如下：WINDOWS平台 操作系统：WindowsXP,WindowsVista,Windows7/8(32或64bit) 硬件：OpenGL显卡，至少256MB缓存存储器内存：至少4G，建议8GB及以上 硬盘：至少10GB或更多MACOSX 操作系统：MacOSX10.7或更新 硬件：基于Macintosh的Intel处理器，OpenGL显卡，至少256MB缓存 存储器内存：至少4G，建议8GB及以上 硬盘：至少10GB或更多主要技术指标Inspire模块：重新定义了设计工作流程，提升整个流程的效率界面简洁，易学易用。即使对CAE的知识不甚了解，也可以快速掌握优化操作。拓展设计的多种可能性，获得更多方案精选最普遍应用的拓扑优化技术，提供高效的结构基础无需手动划分网格，几分钟内获得合理的优化结果支持几何模型输入，或者可在Inspire中构建几何模型。构建几何方式非常便捷人性化可为模型施加约受力（力、压力、转矩）及制造条件（对称、脱模方向）等可设定固定约束和位移约束拥有材料库，也可自定义材料优化目标可设定为最大刚度，或最小质量可进行分析，直观读取位移、冯米斯应力、最大主应力、压缩及拉伸比例等数据支持多种常用CAD格式的输入，优化结果可以STL格式导出至其他软件环境可应用于Windows和MAC两种操作系统支持简体中文版详细结构优化OptiStruct软件是面向结构分析和设计优化的有限元求解器。可用于产品设计、校核、性能提高和轻量化设计，其创新的设计方案屡获大奖。与传统求解器不同的是，OptiStruct将强大的优化功能和常用的分析类型——例如线性静态分析、屈曲分析、模态分析，频响分析等——高度集成，使得优化设计更加方便、稳健和精确可靠，并且为CAE技术找到了在自主创新方面的突破口。OptiStruct拥有最强大最全面的结构优化能力，为产品设计的各个阶段，例如概念设计和详细设计，提供了前所未有的杰出解决方案。OptiStruct稳健高效的优化算法允许在模型中定义成千上万个设计变量。设计变量可取单元密度、节点坐标、属性如厚度、形状尺寸、面积、截面尺寸等。此外，用户还可根据自己的设计要求和优化目标，在软件中方便地定义用户变量。在进行结构优化过程中，OptiStruct允许在有限元计算分析时使用多个结构响应，用来定义优化的目标或者约束条件。OptiStruct支持常见的结构响应，包括：位移、速度、加速度、应力、应变、特征值、屈曲载荷因子、结构柔度、复合材料的应力应变、频响位移、速度、加速度以及各响应量的组合等。OptiStruct提供了丰富的参数设置，方便用户对整个优化过程以及优化结果的实用性进行控制。这些参数包括优化求解参数和制造加工工艺参数等。用户可以设定迭代次数、目标容差、初始步长和惩罚因子等优化求解参数，也可以根据零件的具体制造过程添加工艺约束，从而得到正确的优化结果并方便制造。结构拓扑优化功能在产品研发的初始阶段，用户定义产品的设计空间、设计目标、设计约束和加工制造参数等信息，OptiStruct将根据这些信息求解出结构传力路径和最有效的材料分布，从而为工程师提供一个不仅符合设计目标，而且达到各项性能最优的设计思路。设计者可以综合考虑不同目标函数下的最优拓扑结构以及实际加工制造的限制，设计合乎要求的产品结构。图1拓扑结构优化流程在拓扑优化中，OptiStruct可以考虑各种具体工程问题，可用于优化的工况包括线性静态分析，模态分析，惯量释放分析，屈曲失稳分析，瞬态分析（直接法和模态法），频响分析（直接法和模态法），非线性分析等。OptiStruct拓扑优化的材料模式采用密度法和水平集法。密度法利用灵敏度和数学规划方法寻找最佳设计点，有别于传统的均匀化法和优化准则法，具有内在的先进性。这种方法：通用性强，可以求解各种各样的实际工程问题。稳健性好，只要优化问题有实际物理意义，就可以找到最佳设计，不易出错。效率高，能自动根据优化问题从丰富的内部算法库中选择最佳的灵敏度和寻优算法，决定是否采用中间变量和中间响应等，计算效率非常高。容易消除数值不稳定问题，例如棋盘格现象，网格依赖等现象。水平集法针对具有均匀作用力的边界条件改进的一种新的优化算法，其优化结果的离散程度较高，更容易得到起筋的效果。优化结果如果难以制造，或者制造成本高昂，将失去工程应用的意义和价值。OptiStruct提供了多种方法，可以在拓扑优化的过程中考虑制造工艺的可行性。这些方法包括：成员尺寸控制成员尺寸控制允许控制最后的拓扑结构的成员尺寸大小，使优化结果更好的满足制造加工和力学性能要求，包括最小尺寸和最大尺寸控制,具有消除棋盘格现象、网格依赖性等数值不稳定性的能力。对称约束对设计空间施加对称约束可以生成对称设计。即使是在网格、边界条件不对称的模型中，OptiStruct也可以强制生成非常接近于对称的结果。一平面对称，优化结果关于某个平面对称。二平面对称，优化结果关于某两个垂直的平面对称。三平面对称，优化结果关于某三个垂直的平面对称。周向循环对称，周向循环对称将设计空间围绕某对称轴等分为用户指定数量的扇形区域，各扇形区域的优化结果一致。周向循环及一平面对称，周向循环及一平面对称在周向循环对称的基础上，对每个扇区指定一个对称平面从而保证每个扇区的优化结果同时是一平面对称的。模式重复模式重复是允许相似的设计区域连接在一起以产生相似的拓扑布局的一种方法。通过指定零件某一区域或多个区域的结构样式和另一区域保持一致，或某方向进行比例缩放，从而得到相似的设计，减少工艺设计和制造加工的工作量。通过灵活设定设计空间和非设计空间，应用上述制造工艺约束，或者多种工艺约束的组合，OptiStruct可以充分考虑产品实际加工过程的各种约束，从而使得优化结果便于制造，优化流程真正集成到产品开发过程中。a)原始设计b)设计空间c)拓扑优化结果d)新设计图2飞机舱门支臂优化设计（重量减少19％）拔模约束拔模约束可以考虑铸造件或者机加工件制造加工过程中的拔模和刀具的进出，在拔模方向或刀具进出的方向上避免材料的阻挡。拔模约束有单向拔模和沿给定方向分模两种，可以考虑铸造型芯。挤压方向通过指定挤压方向，使材料沿挤压方向的横截面保持一致，从而优化结果可以采用型材制造。用户通过指定一系列的点来定义挤压的路径。挤压路径可以是曲线的和扭转的。OptiStruct的优化算法可以方便处理多工况，多约束问题，其内置的智能约束屏蔽功能可以有效的控制约束数量，功能强大的响应定义功能可以考虑多个设计约束，特别适合航空航天行业这种多工况多约束的复杂问题。OptiStruct全面支持动态性能的拓扑优化功能，可以对模态，频响和瞬态性能进行优化，可以方便的设置基频最大化、加权频率最大化、各阶频率约束、复合频率应变能最大化等问题，可以对频响及瞬态分析的位移、速度、加速度进行优化、具有模态跟踪功能，能有效处理模态交换和局部模态问题。传统的结构优化求解器只能对拓扑优化的非设计空间进行应力约束，无法直接对设计空间的应力水平进行约束。OptiStruct创造性的实现了对设计空间的直接应力水平约束，从而工程师在设计阶段就可以直接考虑强度和疲劳问题。OptiStruct的优化结果可以方便的通过OSSmooth模块输出为几何模型，从而方便导入到各种CAD软件中，方便设计工程师根据优化结果进行创新设计。支持的通用文件格式包括IGS、STEP、H3D、PARASOLID和STL等。Lattice（格架）优化功能 Lattice优化是OptiStruct基于拓扑优化结果再次进行最优化设计的一套最新方法。该方法首先需要对设计空间做拓扑优化，然后按照优化后的单元的密度阈值进行Lattice结构调整，最终给出最优的设计方案。可直接输出STL或者IGS等几何格式，提供给3D打印处理软件。最终提交打印，实现产品的最优设计。OptiStruct中，针对Lattice优化设计的参数简单、便捷；设计流程高效、快速。目前，Lattice支持的拓扑构型有多种，其中针对一阶单元的有：图*Lattice微单元结构形式典型案例有：图*承力件Lattice优化的原始模型图*承力件拓扑优化和Lattice微单元模型a)承力件Lattice微单元模型3D显示斜视图b)承力件Lattice微单元模型3D显示正视图c)承力件Lattice微单元模型1D显示图*承力件Lattice微单元模型显示压延钣金优化功能OptiStruct的形貌优化（TopographyOptimization）具有极其强大的钣金件压延筋优化功能。可以通过指定最大容许的压延筋尺寸，给出强度或者刚度方面的优化目标，优化出满足要求的压延筋布局，为设计者提供设计思路。OptiStruct的形貌优化技术可以指导用户设计出满足设计目标和约束条件的最佳压延筋布局，从而大大提高结构强度、刚度、屈曲、自然频率和频响等性能，特别适合于优化振动和噪声等问题。在压延筋优化中，OptiStruct可以定义压延筋的筋宽、筋高、起筋角、设计域与非设计域间的过渡区，施加边界条件的区域是否起筋等设置等内容。OptiStruct的压延筋优化功能强大，可以处理各种实际应用问题，包括：模式组在压延筋优化中，OptiStruct可以充分考虑各种筋的模式，从而满足制造加工和产品工业设计方面的要求，包括：一平面对称，压延筋关于某平面对称两平面对称，压延筋关于某两个垂直平面对称三平面对称，压延筋关于某三个垂直平面对称线性分布，压延筋成直线型圆周分布，压延筋成圆环型径向分布，压延筋成放射型平面分布，各区域的压延筋处于同一平面模式重复在形貌优化中，模式重复是允许相似的设计区域连接在一起以产生相似的压延筋分布，例如，将整体设计区域分为三个设计区，则可以保证三个设计区的压延筋模式是一样的。起筋面积比压延筋的面积与钣金件面积之比称为起筋面积比，当不考虑起筋面积比时，优化结果可能包含非常多的压延筋，其中有些压延筋的作用不是很大，导致产品不易设计，生产成本高。起筋面积比可以控制压延筋的总面积，从而只产生最重要的压延筋。手工进行压延筋形貌优化的结果解释和模型重建比较复杂，OSSmooth模块提供了AutoBead功能，可以快速进行自动化压延筋重建功能，从而大大节省工程师的宝贵时间。AutoBead可以给出非常清晰的压延筋，良好的网格，可以自动进行多层压延筋的重建。a)设计空间b)压延筋位置c)压延筋的形状d)AutoBead结果图3钣金件压延筋优化外形优化功能OptiStruct的形状优化（ShapeOptimization）和自由形状优化（FreeShapeOptimization）具有极其强大的外形优化和零件位置优化功能。1）形状优化形状优化的目的是对已有零件的网格形状进行修改从而实现结构优化，提高刚度、强度或者减轻重量。例如，通过改变零件关键部位的外形可以降低局部应力。OptiStruct利用网格划分当中的网格变形技术建立基于网格变形的形状优化变量。这一方法的优点是在优化过程中无需重构CAD模型，所有形状改变均直接作用于网格，从而可以方便地得到最优的设计改进方案。HyperMorph是一个内嵌在网格划分当中的网格变形模块。通过它，可以使用多种交互式的方法来改变网格形状和零件的位置。节点移动后，HyperMorph可以创建设计变量卡片和节点移动卡片，将修改后的网格保存为形状扰动，与形状优化的设计变量关联。图4利用HyperMorph建立形状变量并优化圆角形状a）肋板位置优化前b）肋板位置优化后（结构基频提高7％）图5形状优化可以优化翼结构的肋板位置2）自由形状优化与常规的形状优化相比，自由形状优化采用非参数化设计技术，可以对零部件的边界或外表面进行自动优化。在定义形状变量时，不需要使用HyperMorph来定义设计变量，而是直接选择设计区域的单元节点，然后自动生成形状变量，这样使得定义形状设计变量的过程更加简单。图6利用自由形状优化技术优化连接部位的最佳形状OptiStruct的形状优化功能可以方便地考虑静力、模态、频响、疲劳分析等进行形状优化。OptiStruct的自由形状优化功能就是通过非参数化技术修改已有的设计模型或零件的外表面对其进行优化改进。OptiStruct的形状优化和自由形状优化功能可以方便的实现各种对称约束，包括各种平面对称和旋转对称，可以实现零件工作包络空间的约束。此外，通过对形状变量进行关联，OptiStruct可以方便实现包含各种关联性约束的形状优化问题。尺寸优化功能OptiStruct的尺寸优化（SizeOptimization）和自由尺寸优化（FreeSizeOptimization）具有极其强大的尺寸优化功能。1）尺寸优化尺寸优化用于最优化零件的参数，例如材料特性、板壳厚度、梁截面尺寸、连接刚度等。在OptiStruct中，用户可以非常方便地定义优化参数。同时，OptiStruct支持离散性的尺寸优化，离散变量数组的建立有多种方便的方法，从而很大程度上解决了离散性优化这一工程难题。OptiStruct的尺寸优化定义非常灵活，用户可以通过建立尺寸变量然后跟模型属性相关联，实现对模型的参数化。a）飞机发动机推力喷口b）喷口的不同区域c）喷口尺寸优化结果图7推力喷口的尺寸优化2）自由尺寸优化OptiStruct专门针对板壳结构和复合材料的特点提供了自由尺寸优化技术。在自由尺寸优化中，每一个板壳单元的厚度都是一个优化变量，优化结果主要为抗剪切性能更好的连续不等厚板，这样的板壳结构在飞机等结构上使用更合理。a）自由尺寸优化结果（不同颜色表示不同尺寸厚度）b）新设计的零件图8肋板的自由尺寸优化复合材料的优化OptiStruct的拓扑优化、形貌优化、形状优化和尺寸优化功能不仅在金属零部件结构优化上已经非常成熟，在复合材料优化上也非常的强大。复合材料具有良好的性能，在工程实际中得到了越来越广泛的应用。OptiStruct可以对复合材料进行多个层次的优化。1）拓扑优化可以找出复合材料的最佳分布区域2）尺寸优化可以优化复合材料的铺层角度和层数3）自由尺寸优化可以优化各个角度铺层的铺层形状和层数OptiStruct的复合材料优化功能可以考虑各种实际工艺要求。例如，通过变量关联实现铺层连续，通过厚度约束控制各个角度铺层占总铺层厚度的百分比，通过HyperShuffle实现面向生产实际的各铺层的排列顺序。图8飞机机翼上下翼面的复合材料优化（不同角度铺层的总厚度和形状）高级求解功能OptiStruct软件不但是一个功能强大的结构优化求解器，同时也是一个功能强大的有限元分析和多体动力学仿真求解器，可以直接实现线性静力分析、模态分析、屈曲分析、频响分析、瞬态分析，以及多体动力学的静态、准静态、运动学和动力学求解，具有求解位移、特征值、应力、应变、模态、应变能密度等常规功能。复合材料分析功能OptiStruct可以对复杂的复合材料进行分析。支持