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Isight经典多学科集成优化
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经典多学科优化技术 Isight

 欢迎加入“Isight优化学习之家” QQ群号:7684789

  • 现代产品(比如飞机、汽车、发动机、机器人、机床等),设计参数众多、运行环境复杂、性能指标互相制约,因此需要设计人员从系统工程角度、快速高效地探索设计空间、分析参数敏感性、寻找全局优化解、乃至进行品质优化。

  • 在众多集成优化平台中,Isight最具有代表性。Isight起源于唐兆成博士上世纪80年代在美国GE公司的发明。当时,唐博士为波音777 GE90涡扇发动机进行轻量化优化设计、降低燃油消耗率和减重要求。通过Isight集成自动化不同专业学科的自编数学分析模型,用2周时间进行优化改进,最终使得燃油消耗率SFC下降1%,减轻重量200~250磅,每台引擎节省成本$25万。GE90发动机的预计总销量2000台,因此共节省成本达$5 亿。

  • 经过近30年的不断研发,Isight已经得到大量世界级客户如波音、空客、NASA、洛-马等航空航天客户广泛使用并认同。在2002年Isight进入中国市场之后,迅速获得了高校、航空、航天、船舶、汽车等国内领先的高新技术研究部门认可。

技术特色

  • 提供可视化的灵活的仿真流程搭建平台,具备广泛的CAD/CAE工具接口,用户可以拖拽方式快速建立复杂的仿真分析流程,设定和修改设计变量以及设计目标,自动进行多次分析循环。

  • 提供完整而先进的优化技术包,使工程师能够快速高效地探索设计空间、分析参数敏感性、寻找全局优化解:

    • 试验设计:帮助用户了解和评估各个设计变量对设计目标的影响,便于进行设计参数的筛选以减少优化问题规模,包括:中心复合法,全因子组合法,超拉丁方法,优化拉丁方法,正交法和参数研究法以及用户自定义的数据文件。

    • 优化方法:将数值优化、全局探索法、Pointer优化专家和多目标优化算法形成有机的策略框架,提高优化的效率和精度。

    • 数学代理模型:减少优化中调用大规模CAE分析计算的次数,从而提高优化效率,包括:1~4阶响应面模型(RSM)、正交多项式、椭圆基神经网络、径向基函数(RBF) 神经网络、Kriging模型等。

    • 品质设计:考察各种不确定性因素,实现设计阶段的质量控制,提高产品可靠性和稳健性,降低制造和维修成本,包括:蒙特卡洛分析、田口设计、6Sigma稳健可靠性分析和优化。


技术原理

  • Isight能够集成商用CAD、CAE和自编软件的多学科联合仿真,实现传统手工设计、分析与优化流程的自动化和标准化,进行多方案自动评估比较,最大限度重用模型、流程和知识,提高设计效率,缩短设计周期。

成功案例

  • 航空涡轮发动机(通用电器GE)

    • Isight几乎被应用于GE 所有发动机的研发设计中,包括其为波音787飞机设计的GEnx发动机。GE90 发动机改型项目中,实现单机减重250lb,比油耗下降1%,每个引擎节省近25 万美金,而整个工作在3 个月内完成,产生了巨大的经济效益。

  • 飞机总体/结构/气动优化(空客)

    • Isight成功地应用于A340-600, A400M, Beluga, A322, A380等多种机型的设计中,使飞机研制总费用(从新飞机设计到市场销售)降低5%,减少飞机最后研制阶段成本(final development phase costs)5%,缩短飞机研制周期30%,充分体现了多学科多目标优化在飞行器设计中的潜力和优势。

  • ECU控制系统动态优化设计(福特汽车)

    • 针对Camless无凸轮轴系统,优化执行器与发动机的气门控制模块,确保所有气门的最佳位置,实现有效降低近20%的污染排放和发动机负荷有效控制。

  • 汽车动力传动系统优化匹配(长安汽车)

    • 集成AVL Cruise软件建立计算汽车NEDC油耗和汽车动力性、等速油耗的仿真模型,合理优化主减速器速比和变速器各档位下的速比,在满足汽车动力性要求的前提下,降低了NEDC百公里油耗6%。

  • 柴油发动机性能综合优化(玉柴机器)

    • 通过进排气管径优化,提高了标定点、低速点和最大扭矩点充气效率;通过气门定时优化,结合发动机的气门的运动学和动力学设计了新的气门升程规律,大幅度的提高了中低速段的充气效率。

  • 白车身架构优化设计(泛亚汽车)

    • 通过Isight建立了白车身架构开发阶段的性能预测方法,快速评价各设计指标对车身结构灵敏度、变化趋势,平衡各性能及重量等指标。

  • 动力总成悬置系统的优化设计(一汽)

    • 在新开发车型的悬置系统优化设计中找到了悬置刚度、阻尼的最优水平,系统解耦以后可以很明显的减小振动,使动力总成的设计水平得到大幅度提高。

  • 集成电力电子模块IPEM多学科设计优化(美国电力电子中心CPEC)

    • “集成电力电子模块”IPEM (Integrated Power Electronics Modules) 广泛用于高性能电力传动、分布式配电系统、电源设备等领域。美国电力电子系统中心(CPEC) 通过将Isight集成优化工具和多学科的分析工具结合,对IPEM设备进行降低热阻、改善散热的设计优化。