HyperStudy 應用於產品安裝套件之參數優化設計

HyperStudy 的角色：將試誤式分析變成目標導向的自動搜尋

       HyperStudy 的核心價值在於：

Solver-neutral（求解器中立）

       可串接 HyperWorks、第三方求解器、Excel、Python 腳本等，讓原有分析流程不用改寫即可導入優化，這種開放性架構維護了企業現有的軟體投資，並賦予 CAE 團隊極大的靈活性，無需為了單一優化工具而重塑整個工作流程。
 

Parametric Study（參數化設定）

       將幾何尺寸、材料、負載條件等轉換為「設計變數（Design Variables）」；將結構行為要求轉換為「限制條件（Constraints）」與「優化目標（Objectives）」。
 

Automatic Results Extraction（自動結果擷取）

       每次迭代後自動擷取應力、位移、反力、質量等結果，不需人工作業，降低錯誤同時提升效率。
透過這三大功能，HyperStudy 就像自動導航系統，能在大型設計空間中快速找出可行設計或判斷不可行的原因。

 

案例目標定義：將設計需求形式化為 HyperStudy 可理解的規則

背景說明：

       此類結構廣泛應用於機櫃或控制面板中，用以固定各種電氣部件。而「產品套件」則是連接產品主體與軌道的關鍵卡扣元件，其結構設計直接影響安裝的穩固性與拆卸的便利性。
 

「產品 安裝套件」需滿足的三項核心需求為：

1. 拆卸反力 （維持良好操作手感與安全性）

2. 頂部作動位移 > XX mm（確保卡扣能順利脫離 產品）

3. 最大應力 < 材料降伏（避免永久變形）

HyperStudy 中的設定轉換如下：

HyperStudy 實際操作流程

Step 1. 參數化模型建置

       使用 HyperMesh / CAD / Solver Deck 設定參數化幾何或參數化卡片（厚度、半徑、材料等）。
 

Step 2. 定義 Inputs

       將參數輸入 HyperStudy 並設定其範圍（上下限）。
 

Step 3. 定義 Outputs

       指定結果來源，例如：

• Maximum Stress

• Reaction Force

• Top Displacement

       HyperStudy 在每次求解後將自動擷取。
 

Step 4. 設定 Study Type

       在本案例採用 ARSM – Adaptive Response Surface Method：

• 收斂速度快

• 適合中型參數空間

• 能快速找最佳解

Step 5. 啟動自動迭代運行

       HyperStudy 會自動：
→ 改變參數
→ 送出求解
→ 擷取結果
→ 評估是否滿足限制
→ 逼近最佳解
       工程師不需逐次手動操作。

 

情境一：尋找最佳可行解（Best Design）

       目標：應力最小化 + 滿足位移限制

HyperStudy 運行結果：

• 迭代次數：17 次

• 可行解：5 組

• 總耗時：1.5 小時

成果說明：

• HyperStudy 自動跳過無效組合

• 在 60 種可能中快速縮小空間

• 找到 5 組完全符合需求的設計

• 並從中提取「應力最低」的最佳組合

       若用傳統手動方式，需要約 24 小時 才能完成同樣的 60 次分析。

 

情境二：探索設計極限（Design Limit）

此階段加入更嚴格條件：

       殘餘位移 < XX mm（幾乎不能有永久變形）
 

HyperStudy 結果：

• 迭代次數：24 次

• 可行解：0 組

• 分析時間：2.5 小時

此結果非常關鍵
 

HyperStudy 明確指出：

       在目前設計與材料下，「大作動位移」與「無永久變形」根本無法同時成立。
 

也就是說：

• 需求互相矛盾

• 限制條件已超出材料與幾何的物理極限

• 工程師需在此階段重新做設計策略決策

       o    放寬要求
       o    更換材料
       o    更改機構設計概念
       這種「快速判定不可行」的能力，是傳統試誤流程很難做到的。

 

時間效益：從 24 小時 → 1.5 小時

以下以數據直接對比：