前言

为了满足用户的学习需求，Altair（澳汰尔）曾于2013年出版《OptiStruct&HyperStudy理论基础与工程应用》。在过去的几年里，随着软件的不断升级，软件功能与界面已经变化很多，用户迫切需要一本和当前软件版本匹配的中文教程。

本书内容

本书第1～9章介绍OptiStruct优化，第10～16章介绍HyperStudy的相关功能。

第1章是OptiStruct简介，包括OptiStruct功能概述、帮助文件使用指南、.out文件内容解释、优化常用操作和优化控制卡片，是学习OptiStruct优化的必备基础。

第2章是拓扑优化和自由尺寸优化，介绍了优化三要素、制造约束、多模型优化、失效安全优化等基础知识，给出了几个应用性很强的入门案例，并在最后通过一些工程实例讲解了1D/2D/3D拓扑优化的使用技巧。

第3章是形貌优化，介绍了形貌优化中的设计变量、制造约束和控制参数以及第二类响应，包含多个入门实例和工程实例，涉及冰箱、汽车、电池等多种产品的结构优化，既详细讲解了优化的操作步骤，也提供了各种零部件的具体优化思路。

第4章是尺寸优化，介绍了尺寸优化中的设计变量和变量关联，以及第三类响应、灵敏度分析、全局搜索，实例涉及汽车、建筑、飞机等的多种常见优化分析场景。

第5章是形状优化和自由形状优化。通过理论知识和应用实例介绍了形状优化和自由形状优化技术，通过大量实例介绍了网格变形技术的概念及变形域和控制柄、变形体、映射到几何、自由变形等变形方法，最后还给出了铸造件、注塑件、钣金件的优化工程实例。

第6章是增材制造优化，除介绍增材制造的基础知识外，还包括增材制造中拓扑优化、基于PolyNURBS工具进行几何重构、格栅优化的多个实例。这一章多次使用到Inspire模块。

第7章是复合材料优化，介绍了复合材料优化的概念和铺层复合材料优化三阶段，工程实例包括机翼结构复合材料蒙皮优化和工字梁复合材料优化。

第8章是等效静态载荷法、热、疲劳及非线性优化。在对等效静态载荷法、热工况、疲劳工况优化进行简要介绍的基础上，给出了相应的应用实例及复杂工程实例，涉及风道挡板、散热器、汽车悬挂控制臂、发动机连杆、轮毂等结构件。

第9章是Altair概念设计优化流程与多学科优化工具，主要介绍实际优化项目中的一些考虑以及多学科优化的最新软件工具。

第10章是HyperStudy简介与理论基础，简要介绍了HyperStudy的操作方法及试验设计（DOE）、近似模型、优化方法和随机性分析。

第11章是建立HyperStudy模型，介绍了HyperStudy支持的求解器及其注册，以及添加模型、定义输入变量、测试模型、定义输出响应等建立HyperStudy模型的整个过程，添加模型阶段包括Operator等各类模型的参数化，最后还介绍了如何驱动UG等CAD软件参数化几何模型。全章通过大量不同情况的实例讲解了这些过程，本章是后续DOE、响应面拟合、优化和随机性分析的基础。

第12章是试验设计（DOE），介绍了DOE的概念及不同算法，最后给出了三个工程实例，包括白车身DOE分析、联合有限元求解器分析以及实验数据的应用。

第13章是响应面拟合，介绍了响应面的概念及不同算法，提供了踏板机构、前悬架转向拉杆、座椅等结构的优化实例。

第14章是HyperStudy优化，首先介绍了HyperStudy优化、多目标优化、多模型与多学科优化、不确定性优化的基础知识和多个操作实例，然后详细介绍了其中的优化算法及复杂优化问题的解决思路，最后是各种求解器相关的优化应用，涉及结构、流体、电磁场等各个学科的求解器。本章内容是工程实际中应用HyperStudy最多的一部分。

第15章是随机性分析，介绍了随机性分析的概念及不同的采样算法。

第16章是HyperStudy技术专题，介绍了HyperStudy文件管理、使用Verify进行响应面结果验证、自定义求解器和使用高性能计算这四项内容，最后以Tcl和Python的有趣实例作为全书的结尾。

本书的核心内容都在实例中进行讲解，我们把做好实例作为主要的努力方向，而且每个实例都有配套的操作视频以及相关的文件，以帮助读者高效地完成学习。

读者对象

本书主要面向有一定OptiStruct和HyperStudy使用经验的用户，不过为了帮助零基础用户，每章都安排了多个简单而完备的入门案例。另外，还准备了相关的系列视频教程供读者下载学习，包括HyperMesh基础教程和高级教程、OptiStruct分析优化基础和高级教程、HyperStudy基础教程。此外，还准备了HyperMesh、HyperStudy和OptiStruct的全套tutorial入门视频教程和Tem-plex、Tcl二次开发、Compose等专题视频教程以供拓展学习。

如何获取更多资料

Altair是一家非常开放的公司，以帮助客户解决实际问题为技术工作的主要目标，包括在中国区无条件免费提供学习资料。

关注微信公众号“Altair澳汰尔”，二维码如图0-1所示。在“技术应用”>“培训资料”中获得网盘下载链接，在网盘文件夹“学习培训”中可看到OptiStruct和Hyper-Study等相关的学习资料。具体操作也可以参考视频“CH0＿1＿通过微信获取学习资料.mp4”（见图0-2）。

Altair官方技术博客blog.altair.com.cn提供了各种中文技术文章和视频教程，包括教学视频，无需账号、密码即可访问，但是下载资料需要注册，二维码如图0-3所示。

nas网盘是Altair对外提供文件下载服务的文件服务器，通常通过微信公众号“Altair澳汰尔”获取下载链接，二维码如图0-3所示。

Altair在bilibili提供了高清教学视频，二维码如图0-4所示。

www.altair.com.cn提供了大量案例和学习文档、视频等，使用商业客户邮箱注册后方可使用。

注：除直接扫描书中二维码观看视频讲解外，请关注机械工业出版社计算机分社官方微信（见封面）获取更多本书配套资源，包括源文件、推荐参考文档、附赠实例电子文档及视频、推荐论文、应用成果等内容。

如何与作者互动

我们非常希望能够收到读者的反馈和技术咨询。请在邮件中提供足够的信息让我们了解您和您所提出的问题。我们可能无法提供实时的答复，请不要重复发送邮件。因此，希望您能按照如下的邮件模板进行咨询。

尊敬的作者：

你好，我是xxx公司xxx部门的xxx，我的联系信息如下。

手机号：13812345678

邮箱：zhangsan＠163.com

通信地址：××××××××

我在阅读《OptiStruct及HyperStudy优化与工程应用》第×章（×××页）时遇到一个问题。

问题的详细描述：……（尽量提供操作的模型、详细截图或者操作视频，就像书里的入门例子一样。因为作者如果无法重现您的问题，那就无法解决了。）

我的软件版本如下：……

我的操作系统信息：……

谢谢！

邮件签名

虽然已经多次校对，但本书内容较多，书中难免有误，我们为此感到十分抱歉，读者可以把发现的问题发送到os＿hst＠163.com，我们解决后会把相关信息公布到Altair中国区的官方博客blog.altair.com.cn>“资料下载”>“OptiStruct及HyperStudy优化与工程应用”菜单下。

致谢

本书汇集了Altair众多同事的贡献，没有他（她）们的支持本书将黯淡无光。特别感谢Altair中国技术团队的支持和协助：

罗志凡审阅并改进了HyperStudy优化理论部分。

李岳春提供了复合材料优化的两个实例和一个尺寸优化的实例。

张晨和张少杰提供了PBS上运行HyperStudy的教程，张晨还提供了lattice优化中自定义晶格的教学实例。

牛华伟提供了多体动力学和Radioss的HyperStudy DOE实例、非线性拓扑优化实例并进行了全书的校对。

陈刚提供了CFD优化实例。

邓锐提供了整车NVH的HyperStudy优化实例。

朱战锋提供了Activate的HyperStudy优化实例。

王琪提供了Flux的相关优化实例。

王晨提供了Feko的优化实例。

梁闯提供了悬置解耦优化实例。

王瑞龙提供了碰撞优化实例。

彭竑维提供了截面优化实例。

鲍建铭提供了疲劳优化实例。

覃柳叶制作了3D打印相关的视频。

朱记本和黄伟生提供了基于热、疲劳以及非线性优化相关的视频。

鲁誉提供了基于几何参数优化的实例。

另外，非常感谢奇瑞汽车CAE部主任工程师黄茁、中信戴卡工程仿真中心主任郎玉玲在部分应用实例上给予的支持和帮助。

编者