[发明专利]基于MATLAB与ABAQUS的联合优化设计方法

说明书

本发明公开了一种基于MATLAB与ABAQUS的互相调用方法，该方法基于MATLAB和ABAQUS的运行机制，并利用MATLAB和ABAQUS各自的优势，把MATLAB作为主程序，在主程序中设置结构外形尺寸、材料参数、迭代条件等，通过MATLAB主程序自动调用ABAQUS分析的数据结果，实现了优化设计运算迭代的自动化；本发明能够使MATLAB在编程、运算、数据处理和图形处理方面的优势与ABAQUS强大的有限元分析方面的权威性有机融合，可以有效的提高运算效率，实现了优化设计运算迭代的自动化，为结构优化设计提供新的设计途径。

技术领域

本发明涉及软件技术领域，具体涉及一种基于MATLAB和ABAQUS的联合优化设计方法。

背景技术

随着现代机械设计方法的发展，优化设计也逐渐发展起来。优化设计是以数学中最优化理论为基础，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，寻找最优设计方案。

图1所示的是传统的优化设计方法，人工启动ABAQUS软件，在ABAQUS界面中创建几何部件，定义材料属性，划分网格和生成有限元模型，建立分析步、相互作用、载荷和边界条件，提交优化，得出结果后，人工记录仿真结果。把记录下来的结果应用于MATLAB编程中，进行迭代计算，并判断计算获得的结果是否满足约束条件。循环N次，每一次运用ABAQUS仿真后，都需要人工参与记录分析结果，如果仿真数量巨大，次数较多时，相应的时间和人力耗费巨大，也会大大降低效率和操作准确率。

目前已有的优化方法只是单一地运用MATLAB或ABAQUS软件进行独立的优化设计，这种方法的不足之处是：(1)ABAQUS计算结果后，需人工记录计算结果，然后MATLAB进行优化相应参数，多次在两种软件之间来回操作较为繁琐，时间耗费巨大，效率较低；

(2)MATLAB每一次迭代，ABAQUS都将重新分析计算，ABAQUS图形操作较为复杂，而且每次操作容易出现误差；

(3)若只运用ABAQUS进行优化设计，一方面参数化编程相对复杂及稳定性差，另一方面ABAQUS不具备MATLAB高效数值计算和图形处理功能的优点，导致优化时间较长，效率较低。

发明内容

1、本发明的目的

本发明克服现有优化方法的不足，提供一种MATLAB自动调用ABAQUS的优化设计方法。

2、本发明的技术方案所采用的技术方案

一种MATLAB自动调用ABAQUS的优化设计方法，包括以下步骤：

(1)利用MATLAB创建*.m文件，设定结构自身初始参数以及与结构相关联的外部参数；

(2)利用MATLAB参数建模

(3)创建*.txt文件，打开此文本文件并写入结构自身初始参数及与结构相关联的外部参数；

(4)在不打开ABAQUS情况下，MATLAB输入相应的代码，实现自动调用ABAQUS，使ABAQUS后台运行*.py文件；

(5)ABAQUS打开并读取*.txt文件，然后根据文本数据进行建模、分析；

(6)ABAQUS创建*.dat文件，并把输出结果写入*.dat文件；

(7)MATLAB打开并读取*.dat文件，然后判断所读取的数据结果是否满足设定的约束条件.

(8)输出优化结果，显示最终图形。

所述步骤(1)具体方法为：启动MATLAB，创建*.m文件，定义结构外形尺寸参数、材料参数及结构外部作用载荷，并把各参数存储到矩阵中。