COMSOL Multiphysics^®5.6 发布亮点

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优化模块更新

COMSOL Multiphysics^®5.6 版本为“优化模块”的用户新增了一个优化求解器 (IPOPT)，支持为基于梯度的优化保存中间解，并引入了自动缩放目标函数的功能。请阅读以下内容，进一步了解优化特征的新增功能。

设计参数优化

使用无导数优化求解器执行设计参数优化时，默认情况下会生成一个目标表。现在，您可以右键单击此类表格中的某一行，然后选择将选定的行复制到新的参数实例。当您希望对优化结果执行进一步分析时，这可以简化工作流程。

COMSOL Multiphysics 5.6 版本用户界面，“图形”窗口显示了一个支架模型，目标表中突出显示了“将选定的行复制到新的参数实例”选项。

支架的多约束优化 模型在约束特征频率和最大应力的同时，最大程度地减小了支架的质量。通过右键单击目标表，可以将优化的参数值复制到新的参数实例。

形状优化

此版本添加了新的形状优化研究步骤，专门用于基于梯度的优化。此外，还新增了基于梯度的优化求解器 IPOPT（采用内点法），可用于所有优化研究。IPOPT 求解器具有类似于 SNOPT 的属性，但前者是一个正在积极开发的开源项目。在多个教学案例中使用了新的研究步骤和 IPOPT 求解器，包括飞轮厚度分布优化COMSOL Multiphysics^®5.6 版本的模型采用轴对称建模，并耦合使用固体力学接口和内置的形状优化特征。

COMSOL Multiphysics 5.6 版本用户界面，显示了“形状优化”设置，其中选中了 IPOPT 方法。

通过将 IPOPT 优化求解器与“自由形状边界” 特征结合使用，可以在不增加质量或（近似）最大 von Mises 应力的前提下，最大化飞轮的惯性矩。

使用 IPOPT 的模型和 App：

拓扑优化

此版本新增了拓扑优化研究步骤，专门用于基于梯度的优化，并支持新的 IPOPT 优化求解器。此外，还添加了新的保留解选项，您可以保存多个中间优化解，并可以选择是保存最后 N 个解还是每 N 个解保存一次。该选项对于查找模型中的错误以及创建优化过程的动画非常有用。

如果目标函数的比例缩放合适，许多优化求解器可以实现最佳性能；此外，优化研究步骤现在还包含一个目标缩放选项，可用于设置手动比例或基于初始解的比例。这样可以简化许多拓扑优化问题的设置。新增的拓扑链接材料和模型向导工具可以自动设置体积约束柔度最小化的常见情况，以进行结构拓扑优化。

COMSOL Multiphysics 中的“拓扑优化”研究设置，其中“保留解”选项设置为“每 N 个”，“图形”窗口显示优化后的支架。

保留解 选项可以设置为每N 个解保存一次。如果 N = 1，软件将保存所有解，您可以随后详细检查优化过程。

采用目标函数随解进行自动缩放功能的模型和 App 包括：

新的教学案例

COMSOL Multiphysics^®5.6 版本的“优化模块”引入了许多新增和更新的教学案例。

飞轮厚度分布优化

对最初圆柱形的圆盘执行形状优化，通过将惯性矩最大化，使圆盘可以用作飞轮。

“案例库”标题：
flywheel_profile
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用于信号滤波的光子晶体的优化

在白色背景上绘制成圆的多个柱结构表示光子晶体。

柱结构的位置经过优化，使所需频率的透射率除以冗余频率的透射率的值最大化。

“案例库”标题：
photonic_crystal_filter_optimization
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柔性钳的形状和拓扑优化

以彩虹颜色表显示的优化柔性钳模型。

柔性机构经过优化可以用作一组钳结构，由此得到的设计还进行了形状优化。

“案例库”标题：
compliant_pliers_mechanism
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拉伸试验的参数估计

以彩虹颜色表显示的三维狗骨式拉应力试件，其两端带有红色箭头。

基于拉伸试验计算杨氏模量和泊松比，这种试验可以测量拉力和径向位移。该模型基于模型本身生成的合成数据。

“案例库”标题：
tensile_test
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拉伸梁的形状和拓扑优化

以灰色和红色显示的拉伸梁三维模型。

此模型演示一个拉伸几何结构的三维拓扑和形状优化，分析梁在质量约束下的刚度最大化问题。这种方法可用于任意形式的稳态和频域求解器。

“案例库”标题：
extruded_beam_optimization
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桁架塔的优化

三种不同设计的桁架塔模型，其中包含的构件逐渐减少。

本例对桁架结构中各个构件的直径进行优化，使结构在不增加质量的情况下变得更加坚固。其中演示如何修改优化设计，只使用 3 种类型的构件来建造塔架。

“案例库”标题：
tower_optimization
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