OptiStruct] Altair OptiStruct之前世今生

Altair OptiStruct之前世今生

網上有很多朋友對Altair公司的OptiStruct軟件有很多疑問，比如它和HyperMesh的關係、它和Nastran的關係、它和RADIOSS的關係,等等。一直想找個時間和大家分享一下我所瞭解的情況，苦於沒能找到時間。好在天公作'美',在上海一個預報全天最高氣溫37度的上午，筆者躲在開着冷氣的房間裏，開始在電腦前敲下大家現在讀到的這段文字...

* 前世

90年代,美國密歇根大學(University of Michigan)的Kikuchi教授在結構優化領域做了很多傑出的工作，並且開發了一套結構優化的程序。也許有朋友已經猜到了，是的，這套程序就是OptiStruct軟件的前身。Kikuchi教授有一位名叫Jeffrey Brennan的學生，他在加入Altair公司之後，極力推動公司引入了Kikuchi教授的這套程序。Altair公司把這套程序進行了大量的改進和開發，並在1996年正式發佈了OptiStruct的第一個商業版本。隨後這些年OptiStruct的發展證明，Altair公司做了一個非常正確的決定。

( 順便解釋一下，HyperMesh是OptiStruct的標準前處理器，用來生成OptiStruct的輸入文件(默認後綴是.fem)。當然用戶也可以在HyperMesh中建立好OptiStruct模型後，直接運行OptiStruct(實際上是先生成.fem文件，然後啓動OptiStruct運行這個.fem文件)。

至於OptiStruct和Nastran的關係，它們是由兩個不同公司獨立開發的兩個軟件產品，但是它們都使用了Bulk Data Format這種輸入文件格式，所以很多關鍵字是兼容的。換句話說, 大部分Nastran的模型無需修改，OptiStruct可以直接運行。)

OptiStruct自第一個商業版本發佈後，軟件的功能不斷完善和增強，尤其是在拓撲優化方面，不僅把學術界最新的研究成果實現在軟件中，並且及時響應工業界的要求，增加了大量製造工藝約束，使得軟件取得了巨大的成功，同時也幫助很多公司在產品創新設計上實現了革命性的突破。值得一提的是，OptiStruct把有限元分析和結構優化集成在同一個程序中，所以它本身也是一個有限元求解器。

2006年，Altair公司收購了法國Mecalog集團及其RADIOSS軟件。RADIOSS軟件是知名的通用有限元求解器(尤其是其顯式求解器功能非常強大，是福特汽車等公司首選的安全分析工具)。收購完成之後，Altair公司把旗下的子產品進行了重新整合，其中有限元求解器產品(FE solver)統一到了RADIOSS這個品牌下，它包括兩個子產品 RADIOSS Block Solver 和 RADIOSS Bulk Solver。其中RADIOSS Block Solver 就是原法國Meclog集團的RADIOSS solver，其輸入文件格式是 Block format; 而RADIOSS Bulk Solver 實際上就是OptiStruct，只是剝離了其結構優化的功能。所以大家如果聽到RADIOSS Bulk，可以認爲就是OptiStruct的一個子集和衍生產品 (只不過是把OptiStruct當做純求解器使用，不做優化); 而提到RADIOSS，由於上面介紹的歷史原因，一般默認爲是來自Mecalog的RADIOSS Block。但是爲了更好的溝通，建議大家在交流中，使用RADIOSS Bulk和RADIOSS Block來區分這兩個產品。

* 今生

上面簡要介紹了OptiStruct的歷史，現在我們看看OptiStruct的現狀吧。

總的來說，我認爲OptiStruct是當今結構優化領域最強大和最成功的軟件(個人觀點)。

從支持優化的分析類型來說, 它支持線性靜力分析、模態分析、頻響分析、屈曲分析、聲學分析、隨機響應分析和響應譜分析、線性瞬態分析、疲勞分析、多體動力學、材料非線性、接觸非線性、幾何非線性等等。

從設計變量來說，支持拓撲優化、自由尺寸優化、形貌優化、形狀優化、自由形狀優化、尺寸優化等。而且實現了大量製造工藝約束，比如脫模方向、對稱、模式重複等等。

值得一提的是，OptiStruct的複合材料優化功能也非常強大。

從應用的情況來看， OptiStruct已經得到了工業界高度的認可，在衆多知名公司得到了廣泛的應用(比如空客、波音、通用汽車、大衆汽車、福特汽車等等)。在國內很多公司也開始應用這一強大的設計工具，並且有了很多成功的應用案例(可以參考Altair中國用戶年會論文)。

OptiStruct得到了越來越多用戶的認可，而且它本身也還在不斷進步中，這些年每個新版本都會發布一些令人驚喜的新功能。希望OptiStruct能不斷進步，讓更多的用戶獲益，幫助他們創造出更多更優的設計。

寫到這裏終於快要成文了，不禁長舒了一口氣，希望這篇拙文能對大家有所幫助。文中若有不妥之處，歡迎大家批評指正。

zkong@simwe
2011年7月3日 寫於上海