「优化设计的过程是什么」优化设计包括

优化设计的过程是什么,优化设计包括

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优化设计是指什么

创新设计新趋势

加法器的优化设计是什么原理

何谓优化设计它的关键工作是什么

一、优化设计是指什么

优化设计（Optimal
Design）是近年来发展起来的一门新学科，是最优化技术和计算机计算技术在设计领域应用的结果。优化设计为工程设计提供了一种重要的科学设计方法，使得在解决复杂设计问题时，能从众多的设计方案中寻到尽可能完善的或最适宜的设计方案。在设计过程中，常常需要根据产品设计的要求，合理确定各种参数，例如，重量、成本、性能、承载能力等，以达到最佳的设计目标。这就是说，一项工程设计总是要求在一定的技术和物质条件下，取得一个技术经济指标为最佳的设计方案。优化设计就是在这样一种思想的指导下产生和发展起来的。目前优化设计方法在结构设计、化工系统设计、电气传动设计、制造工艺设计等各专业中都有广泛的应用。实践证明，在工程设计中采用优化设计方法，不仅可以减轻机械设备重量，降低材料消耗与制造成本，而且可以提高产品的质量与工作性能。因此，优化设计已成成为现代机械设计理论和方法中的一个重要领域，并且越来越受到从事机械设计的科学工作者和工程技术人员的重视。机械优化设计是使某项机械设计在规定的各种设计限制条件下，优选设计参数，使某项或几项设计指标获得最优值。工程设计上的“最优值”（Optimum）或“最佳值”是指在满足多种设计目标和约束条件下所获得的最令人满意、最适宜的值。它反映了人们的意图和目的，这不同于表示事物本身规律的极值——最大值和最小值，但是在很多情况下，也可以用最大值或最小值来代表最优值。最优值的概念是相对的，随着科学技术的发展及设计条件的变动，最优化的标准也将发生变化。也就是说，优化设计反映了人们对客观世界认识的深化，它要求人们根据事物的客观规律，在一定的物质基础和技术条件之下，充分发挥人的主观能动性，得出最优的设计方案。最优化技术，是优化设计全过程中各种方法技术的总称。它主要包含两部分内容：优化设计问题的建模技术和优化设计问题的求解技术。如何将一个实际的设计问题抽象成一个优化设计问题，并建立起符合实际设计要求的优化设计数学模型，这是建模技术要解决的问题。建立实际问题的优化数学模型，不仅需要熟悉掌握优化设计方法的基本理论；设计问题抽象和数学模型处理的基本技能；更重要的是要具有该设计领域的丰富设计经验。此外，在进行优化设计求解过程中，要不断地分析实际问题，以及数学模型之间存在的差距，不断地修正优化设计数学模型，只有这样，才能建立起正确的数学模型，求解得到的最优解才具有实际意义。优化设计的基本思想是搜索、迭代和逼近。首先确定设计变量和目标函数构造优化模型，从某一点x出发，根据目标函数和约束函数在该点的某些信息，确定本次迭代计算的一个方向和适当的步长，去寻找新的迭代点x′，然后用x′代替x，x′点的目标函数值应比原x点的目标函数值小一些。这样一步步的重复迭代，逐步改进目标函数值，直到最终逼近极值点。这样一个逐步寻优的过程，即寻找极小点（无约束或约束极小点）的过程比喻为向“山”的顶峰攀登的过程，始终保持向“高”的方向前进，直至达到“山顶”。当然，“山顶”可以理解为目标函数的极大值，也可以理解为极小值，前者称为上升算法，后者称为下降算法。这两种算法都有一个共同的特点，就是每前进一步都应该使目标函数值有所改善，同时还要为下一步移动的方向提供有用的信息，如图4-22所示。图4-22
优化设计

二、创新设计新趋势

2016年5月，空中客车集团 APWorks GmbH 发布了世界上第一辆3D打印摩托车Light
Rider，这款3D摩托车最大的特点是重量轻、结构优，其车身总重量仅为35公斤，比普通的电动摩托车轻30%。
而空客集团能取得这样的突破，与其综合应用两大技术有重大关系，一是采用了由3D打印技术制成的超强且轻质合金材料Scalmalloy；二是通过拓扑优化技术，将框架设计成仿生力学结构，实现了材料的最佳分布。
空中客车集团的3D打印摩托车Light
Rider其实，除了空客集团，能研发出如此具有突破性创新设计3D产品的制造企业比比皆是，还包括美国知名运动品牌Under
Armour出品的3D打印限量款跑鞋Architect，ROBOT BIKE
CO(RBC)公司设计的可定制3D打印自行车，以及在航天领域应用广泛的一些3D打印航天部件等等。
据悉在这些成功案例的背后，均离不开拓扑优化与增材制造技术的交叉融合，协同应用。
拓扑优化（Topology Optimization，TO）是指根据给定的负载情况、约束条件和性能指标，在给定的区域内对材料分布进行优化的数学方法。
历经多年的发展与研究，拓扑优化技术已经被越来越多的应用到商用的CAD/CAE软件中。
区别于传统的经验式设计模式，经过拓扑优化的产品模型是在给定载荷、工况等约束条件下，满足性能要求的最优拓扑模型，而且具备轻量化的特点，是一种新型的设计方法。
然而，经过拓扑优化后的设计方案具有一个大问题：结构形式复杂，可制造性差。
传统的制造方法对产品模型具有对称性、相对固定的尺寸、可重复制造等要求。
即拓扑优化技术只有在不考虑制造工艺约束时才具有更好的效果。
因此，尽管工程师们通过拓扑优化方法设计出了结构独特、高性能的产品模型，但往往因为可制造性问题，只能遵循“实现性优先”，而舍弃掉产品在轻量化、高性能上的优势。
设计空间 拓扑优化 考虑制造工艺的拓扑优化增材制造技术的出现，很好的解决了这一大难题。
增材制造（又称3D打印）是基于计算机三维CAD数据模型为基础，将材料逐层堆积直接制造三维物理实体的新型制造技术。
与传统的制造方法相比，增材制造具有可控：可重复，可追溯；由小到大，先局部后整体，从点到线到面到体积；自由：空间无约束，时间无先后等特点。
增材制造技术可以帮助企业打印复杂的产品结构，使用心/多孔结构、异质材料功能梯度结构、合金/复合材料/纳米材料等高性能材料，让企业不再受传统工艺和制造资源的约束，让工程师在“设计即生产”、“设计即产品”理念下，按照最理想的结构形式来设计产品，使得产品结构轻量化和高性能得以实现，“功能性优先”变为可能。
因此，增材制造让拓扑优化技术的价值得以完全的发挥。
当然，从另一个方面拓扑优化技术是有效缩短增材制造设计过程的重要手段，是3D打印的基础。
通过拓扑优化来确定和去除那些不影响零件刚性部位的材料，并在满足功能和性能要求的基础上实现轻量化的创新设计，帮助企业创作出高颜值+高可靠的3D打印产品模型。
拓扑优化与增材制造技术相辅相成，加强拓扑优化技术在内的创新设计方法与增材制造技术的融合是大势所趋。
各IT厂商早已瞄准了这一市场，并纷纷加强了布局。
欧特克推崇的衍生式设计技术，其核心即是增材制造技术与拓扑优化技术的集成应用，使设计人员能够在执行设计规则并且增加了增材制造的限制条件的情况下创造出高性能的部件。
Altair也将增材制造技术与拓扑优化技术的融合作为其重要发展策略，推出了基于solidThinking的增材制造解决方案，主要过程包括由Inspire完成拓扑优化，并由Evolve进行几何构建以及网格优化后的进一步减重和后续设计迭代验证，以确保拓扑优化后的模型可以直接输入3D打印等。
某铝合金轮架基于solidThinking的增材制造解决方案实现造型设计及打印过程SOLIDWORKS也在其SOLIDWORKS WORLD 2017
用户大会上，表示将通过与Stratasys公司合作，推出基于nTopology技术的，“改善功能、效率和重量比”的下一代增材制造设计方案。
西门子在3D打印领域也是频频有动作，其计划发布的增材制造解决方案由集成的设计、仿真、数字制造、数据和工艺管理软件组成，并通过拓扑优化与增材制造软件的结合，显著提高产品性能。
PTC在Creo 4.0中，专门开发了为增材制造而设计的功能，工程师可以在Creo中完成设计、优化、验证并运行打印检查，实现了产品零件的高效设计。
MSC则推出了增材制造仿真框架，该框架集3D增材制造部件的功能/制造约束、成本函数及虚拟仿真于一身，旨在实现优质的生产能力。

三、加法器的优化设计是什么原理

答：c0在各位和生成逻辑的最后一级才加入，可以消除过早加入带来的不必要的翻转

四、何谓优化设计它的关键工作是什么

优化设计是从多种方案中选择最佳方案的设计方法。关键工作：以数学中的最优化理论为基础，以计算机为手段，根据设计所追求的性能目标，建立目标函数，在满足给定的各种约束条件下，寻求最优的设计方案。如何找到一组最合适的设计变量，在允许的范围内，能使所设计的产品结构最合理、性能最好、质量最高、成本最低（即技术经济指标最佳），有市场竞争能力，同时设计的时间又不要太长，这就是优化设计所要解决的问题。扩展资料优化步骤1、建立数学模型。2、选择最优化算法。3、程序设计。4、制定目标要求。5、计算机自动筛选最优设计方案等。通常采用的最优化算法是逐步逼近法，有线性规划和非线性规划。第二次世界大战期间，美国在军事上首先应用了优化技术。1967年，美国的R.L.福克斯等发表了第一篇机构最优化论文。1970年，C.S.贝特勒等用几何规划解决了液体动压轴承的优化设计问题后，优化设计在机械设计中得到应用和发展。参考资料来源：百度百科-
优化设计