[發(fā)明專利]優(yōu)化裝置、優(yōu)化方法及存儲優(yōu)化程序的計算機(jī)可讀介質(zhì)

在審

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• 申請日: 2021-07-12
• 公開（公告）號: CN114386211A
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 丸尾昭人;添田武志
• 申請（專利權(quán)）人: 富士通株式會社
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F17/15;G06F111/10
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 劉雯鑫;姚文杰

本發(fā)明涉及優(yōu)化裝置、優(yōu)化方法及存儲優(yōu)化程序的計算機(jī)可讀介質(zhì)。優(yōu)化對象的形狀的優(yōu)化裝置，該優(yōu)化裝置被配置成執(zhí)行優(yōu)化處理，所述優(yōu)化處理包括：基于多個元素中的每個元素對對象的預(yù)定特性的貢獻(xiàn)獲得目標(biāo)函數(shù)方程，所述多個元素中的每個元素是通過對布置在設(shè)計區(qū)域中的對象進(jìn)行劃分而獲得的元素；以及通過基于所獲得的目標(biāo)函數(shù)方程針對對象的每個元素確定是否布置對象的每個元素來優(yōu)化對象的形狀。

技術(shù)領(lǐng)域

本文討論的本案(case)涉及優(yōu)化裝置、優(yōu)化方法及存儲優(yōu)化程序的 非暫態(tài)計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)。

背景技術(shù)

近年來，計算機(jī)輔助工程(CAE)分析已經(jīng)應(yīng)用于各種產(chǎn)品(裝置、 裝備等)的設(shè)計。CAE分析是通過執(zhí)行將各種條件施加于使用計算機(jī)輔 助設(shè)計(CAD)等在計算機(jī)上建模的產(chǎn)品的數(shù)值計算實現(xiàn)虛擬實驗的模 擬技術(shù)的總稱。

通過執(zhí)行CAE分析，可以在不實際制造產(chǎn)品的情況下優(yōu)化產(chǎn)品的形 狀等，并且可以有效地設(shè)計產(chǎn)品。

使用CAE分析來優(yōu)化產(chǎn)品的形狀的現(xiàn)有技術(shù)的示例包括被稱為參數(shù) 優(yōu)化的技術(shù)，在參數(shù)優(yōu)化中，例如，設(shè)計產(chǎn)品的人設(shè)置可以唯一確定產(chǎn) 品的形狀的參數(shù)(設(shè)計變量)并且將這些參數(shù)用于優(yōu)化。在作為現(xiàn)有技 術(shù)的示例的參數(shù)優(yōu)化中，由于設(shè)置參數(shù)(圓的半徑、多邊形每條邊的長 度等)的性質(zhì)，產(chǎn)品的形狀可能會受到限制并且可能無法進(jìn)行充分的優(yōu)化。此外，在作為現(xiàn)有技術(shù)的示例的參數(shù)優(yōu)化中，針對設(shè)置參數(shù)的每個 設(shè)置值執(zhí)行CAE分析，并且因此需要執(zhí)行大量的CAE分析，并且存在 計算成本高的問題。

此外，在不使用可以唯一確定產(chǎn)品的形狀的上述參數(shù)(設(shè)計變量) 的情況下執(zhí)行優(yōu)化的技術(shù)的示例包括例如被稱為拓?fù)鋬?yōu)化的技術(shù)。在拓 撲優(yōu)化中，產(chǎn)品的形狀不受參數(shù)(設(shè)計變量)性質(zhì)的限制，因此與參數(shù) 優(yōu)化相比，可以以較高的自由度來優(yōu)化產(chǎn)品的形狀。

此處，可以根據(jù)表示產(chǎn)品的形狀的技術(shù)對拓?fù)鋬?yōu)化進(jìn)行分類，例如 可以將拓?fù)鋬?yōu)化分類為連續(xù)拓?fù)鋬?yōu)化和離散拓?fù)鋬?yōu)化。

連續(xù)拓?fù)鋬?yōu)化(密度法或水平集法)是通過用連續(xù)值表示產(chǎn)品的形 狀等并執(zhí)行差分搜索來優(yōu)化產(chǎn)品的形狀的技術(shù)。

對于連續(xù)拓?fù)鋬?yōu)化，已經(jīng)提出了如下技術(shù)：重復(fù)地將對象的設(shè)計區(qū) 域按元素劃分、通過有限元方法得出場的形狀的物理量、得出目標(biāo)函數(shù) 及其靈敏度以及求解反應(yīng)擴(kuò)散方程直至目標(biāo)函數(shù)收斂。

在這樣的連續(xù)拓?fù)鋬?yōu)化中，搜索到的產(chǎn)品的形狀可能被限于局部解， 并且存在可搜索形狀的范圍窄的問題。此外，作為現(xiàn)有技術(shù)的示例的連 續(xù)拓?fù)鋬?yōu)化，需要在優(yōu)化過程中進(jìn)行大量CAE分析，并且存在計算成本 高的問題。

離散拓?fù)鋬?yōu)化(開-關(guān)法(ON-OFF法))是通過將產(chǎn)品的形狀表示為 離散值(例如，“1”或“0”)并且針對這些離散值的所有組合搜索是否 在產(chǎn)品的劃分區(qū)域中布置材料來優(yōu)化產(chǎn)品的形狀的技術(shù)。作為現(xiàn)有技術(shù) 的示例的離散拓?fù)鋬?yōu)化的可搜索形狀的范圍比連續(xù)拓?fù)鋬?yōu)化寬，但是由 于針對大量離散值的每個組合執(zhí)行CAE分析，因此需要進(jìn)行大量CAE分析，并且存在計算成本非常高的問題。

如以上所描述的，在現(xiàn)有技術(shù)中，在使用CAE分析優(yōu)化和設(shè)計產(chǎn)品 (要設(shè)計的對象，例如裝置或裝備)的形狀時，可搜索的形狀受到限制， 并且該形狀可能不能被充分優(yōu)化。此外，在現(xiàn)有技術(shù)中，由于需要重復(fù) 進(jìn)行大量的CAE分析，因此計算成本變高，并且在現(xiàn)實時間內(nèi)對產(chǎn)品的 形狀進(jìn)行優(yōu)化有時很困難。

相關(guān)技術(shù)的示例包括日本公開特許公報第2010-108451號。

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問題

在一方面，本案的目的在于提供能夠在短時間內(nèi)且充分地優(yōu)化對象 的形狀的優(yōu)化裝置等。

問題的解決方案