CN113657009B - 一种索具产品的有限元模型优化方法、装置及设备 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种索具产品有限元模型优化方法、装置及设备，涉及计算机仿真技术领域，包括：绘制索具产品的草图模型，将草图模型导入HyperMesh软件中进行网格划分，得到索具产品的有限元模型；对索具产品的有限元模型进行参数化；对索具产品的有限元模型进行索具承载时的应力和应变分析；针对待优化的索具部件，根据应力和应变分析结果选取索具部件的有限元模型中的优化变量，在设定的约束条件和优化目标下对优化变量进行调整，得到优化候选方案。本申请通过对索具产品模型进行优化再设计，能够有效减少索具材料消耗，降低生产制造成本。

Description

一种索具产品的有限元模型优化方法、装置及设备

技术领域

本申请涉及仿真技术领域，尤其是涉及一种索具产品有限元模型优化方法、装置及设备。

背景技术

目前，在索具产品的研究和设计中，利用ANSYS软件对典型索具产品进行有限元分析，获取其应力分布和形变情况，可以为判断及校核典型索具产品的可靠性和安全性提供依据。

通过对索具产品的有限元模型进行有限元分析，可以对索具产品进行结构设计优化，实现索具产品力学性能、材料消耗与制造成本的多目标优化。而目前缺乏针对索具产品的有限元模型的系统优化方法。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种索具产品有限元模型优化方法、装置及设备，以解决现有技术领域缺乏索具产品的有限元模型的系统优化方法的技术问题。

一方面，本申请实施例提供了一种索具产品的有限元模型优化方法，包括：

绘制索具产品的草图模型，将草图模型导入HyperMesh软件中进行网格划分，得到索具产品的有限元模型；

对索具产品的有限元模型进行索具承载时的应力和应变分析；

对索具产品的有限元模型进行参数化；

针对待优化的索具部件，根据应力和应变分析结果选取有限元模型中的优化变量，在设定的约束条件和优化目标下对优化变量进行调整，得到优化候选方案；

所述对索具产品的有限元模型进行索具承载时的应力和应变分析，包括：

将索具产品的有限元模型导入ANSYS软件中；

建立接触对，添加约束和载荷并进行力学性能有限元分析计算，得到索具承载时的应力和应变分析结果；

所述设定的优化目标为索具质量最小，所述设定的约束条件为索具的实际应力值不超过最大应力值。

进一步的，所述优化变量选定为影响索具质量的尺寸参数，且尺寸参数有一定的变化范围。

进一步的，所述优化变量包括：单优化参数和多优化参数。

进一步的，当优化变量为单优化参数，所述在设定的约束条件和优化目标下对优化变量进行调整，得到优化候选方案；包括：

双击ANSYS软件主界面Toolbox栏Design Exploration模块下的 ResponseSurface Optimization界面，添加优化模块；

双击进入Design of Experiments界面，修改单优化参数的取值范围，选择样本点个数以及生成算法，右键更新即可得到优化样本点；

右键更新Response Surface界面,通过优化样本点建立优化函数模型；

双击进入Response Surface Optimization界面，将质量变量设定为优化目标，目标类型设置为Minimize，重要程度设置为Higer，然后将最大应力参数设为约束条件，最后更新得到优化候选方案。

进一步的，所述方法还包括：对索具产品的有限元模型进行拓扑优化。

另一方面，本申请实施例提供了一种索具产品的有限元模型优化装置，包括：

有限元模型生成单元，用于绘制索具产品的草图模型，将草图模型导入HyperMesh软件中进行网格划分，得到索具产品的有限元模型；

有限元分析单元，用于对索具产品的有限元模型进行索具承载时的应力和应变分析；

模型参数化单元，用于对索具产品的有限元模型进行参数化；

模型优化单元，用于针对待优化的索具部件，根据应力和应变分析结果选取有限元模型中的优化变量，在设定的约束条件和优化目标下对优化变量进行调整，得到优化候选方案。

另一方面，本申请实施例提供了一种电子设备，包括：存储器、处理器和存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现本申请实施例的索具产品的有限元模型优化方法。

与现有技术相比，本申请实施例的有益效果包括：

本申请通过绘制索具产品的草图模型，将草图模型导入HyperMesh软件中进行网格划分，得到索具产品的有限元模型；对索具产品的有限元模型进行参数化；对索具产品的有限元模型进行索具承载时的应力和应变分析；针对待优化的索具部件，根据应力和应变分析结果选取索具部件的有限元模型中的优化变量，在设定的约束条件和优化目标下对优化变量进行调整，得到优化候选方案。通过对索具产品模型进行优化再设计，能够有效减少索具材料消耗，降低生产制造成本。

附图说明

为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的索具产品有限元模型优化的流程图；

图2为本申请实施例提供的选择钩体内侧圆弧半径作为优化变量的示意图；

图3为本申请实施例提供的滑钩钩体横截面上的草图中的3个尺寸参数的示意图；

图4为本申请实施例提供的索具产品有限元模型优化装置的功能结构示意图；

图5为本申请实施例提供的电子设备的硬件结构示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

首先介绍优化设计的基本概念：

优化设计(Optimal Design)是20世纪60年代发展起来的一门新的学科，它是最优化技术和计算机技术在设计领域应用的结果。所谓“优化设计”是指：研究问题和寻求解决问题的最优方案。“最优”两字应理解为在给定条件下得到尽可能满意的结果。优化设计主要包括两部分内容，一是优化设计的建模技术；另一是优化设计问题的求解技术。如何将一个实际的设计问题抽象成一个优化设计问题，并建立起符合实际要求的优化设计数学模型，这是优化技术的关键。建立实际问题的优化数学模型，不仅需要掌握优化设计方法的基本理论，更重要的是要具有该设计领域的设计经验。优化设计中很重要的一类为参数优化设计，其一般步骤如下:

（1）设计对象的分析。在优化设计作业前，要全面细致地分析优化对象，明确优化设计要求，合理确定优化的范围和目标，以保证所提出的问题能够通过优化设计来实现。对众多的设计要求要分清主次，抓住主要矛盾，可忽略一些对设计目标影响不大的因素，以免模型过于复杂、求解困难，不能达到优化目的。

（2）设计变量和设计约束条件的确定。设计变量是优化设计时可供选择的变量，直接影响设计结果和设计指标。选择设计变量应考虑以下问题，设计变量必须是对优化设计指标有直接影响的参数，能充分反映优化问题的要求；合理选择设计变量的数目，设计变量过多，将使问题的求解难度加大，设计变量过少，设计的自由度太低，难以体现优化的效果；各设计变量应相互独立，相互见不能存在隐含或包容的函数关系。

设计约束条件是规定设计变量的取值范围。在通常的机械设计中，往往要求设计变量必须满足一定的设计准则，满足所需的力学性能要求，规定几何尺寸范围。在优化设计中所确定的约束条件必须合理，约束条件过多，将使可行域变得很小，增加了求解的难度，有时甚至难以达到优化目的。

（3）目标函数的建立。建立目标函数是优化设计的核心，目标函数的建立首先应选择优化的指标。在机械产品设计中，常见的优化指标有最低成本、最小重量、最小尺寸、最小误差、最大生产率、最大经济效益、最优的功率需求等。目标函数应针对影响设计要求最显著的指标来建立。

若优化的目标可能不止一个，这就涉及到多目标优化的问题。多目标优化要比单目标优化复杂的多，可以采用多目标优化方法进行计算处理，也可以将一些不重要的目标转化为约束条件，使之成为单目标优化来处理，会大大提高求解效率。当优化设计数学模型建立之后，还应注意数学模型的规格化问题，包括数学表达式的规格化和参数变量的规格化。

（4）合适的优化算法的选择。当数学模型建立后，应选择合适的优化方法进行计算求解。目前，优化设计技术已经较为成熟，有很多现成的优化算法。根据设计要求建立数学模型，选用有效的最优化计算方法，设计编写优化软件，在计算机上完成设计计算，最后获得最佳的设计方案。

（5）优化结果分析。优化计算结束后，还需要对求解的结果进行综合分析，以确认是否符合原先设想的设计要求，并从实际出发在优化结果中选择满意的方案。有时优化设计所求得的结果未必就是可行的，这时需要对优化设计的变量和目标函数进行修正和调整，直到求得满意的结果。

然后对本申请实施例的设计思想进行简单介绍。

对于一个索具产品，首先进行参数化建模，然后进行有限元分析，最后基于有限元分析所得的应力、变形情况，对索具产品进行结构设计优化，由此实现索具力学性能、材料消耗与制造成本的多目标优化。

参数建模过程为：利用CAD软件（如SolidWorks、UG等）完成索具产品的草图建模，并导入HyperMesh软件中进行网格划分，得到索具产品的有限元模型；

有限元分析的过程为：将索具产品的有限元模型导入ANSYS软件中，建立接触对、添加约束和载荷并完成力学性能有限元分析计算，实现索具承载时的应力和应变分析。

结构设计优化的过程为：在ANSYS软件中，通过调整模型参数对有限元模型进行优化；其中，优化考虑的因素包括：

优化目标：根据生产制造中的降低材料消耗，减少制造成本的目标，将优化目标定为索具能达到最小质量。

优化变量：选定为可影响索具质量的重要尺寸（区别于倒角等非重要尺寸），且变量有一定的变化范围，保证尺寸改变后索具模型不会发生畸变。

约束条件：要保证索具的正常使用，即模型优化后在受载时的最大应力不应超过材料热处理后的屈服强度。

本申请通过对索具产品模型进行优化再设计，能够有效减少索具材料消耗，降低生产制造成本。

在介绍了本申请实施例的应用场景和设计思想之后，下面对本申请实施例提供的技术方案进行说明。

实施例一：

如图1所示，本申请实施例提供了一种索具产品有限元模型优化方法，包括：

步骤101：利用CAD软件绘制索具产品的草图模型，将草图模型导入HyperMesh软件中进行网格划分，得到索具产品的有限元模型；

在步骤101中，CAD软件为SolidWorks或UG等。

步骤102：将索具产品的有限元模型导入ANSYS软件中，建立接触对、添加约束和载荷并进行力学性能有限元分析计算，实现索具承载时的应力和应变分析；

步骤103：对索具产品的有限元模型进行参数化；

在步骤103中，当Workbench软件给出优化方案的时候（即一组新的索具尺寸参数），三维建模软件UG中的草图模型的状态也可以同步更新改变。对索具有限元模型进行参数化应注意以下两点：对模型的修改和参数化命名。

（1）模型修改

索具有限元模型中有很多不规则的曲面和倒角倒圆等，这些不影响问题研究，但是会增加划分网格和更新模型的难度，所以要先将这些特征抑制掉，在更新完模型后，再将特征释放出来。

对于一些复杂的草图，如卸扣草图，在改变草图尺寸时会发生畸变。这是因为卸扣草图中下部是由3段圆弧曲线构成的，这会影响草图的更新，所以将草图中该部位修改成直线。

（2）参数化命名

Workbench软件默认的参数前缀为“DS”，所以要把UG中模型尺寸参数名称都改为“DS_xx”的形式。

由于索具某些特定部位要求尺寸参数相同，如滑钩钩体截面上的三个草图要求顶弧半径相同，这时在定义尺寸参数的时候要用到表达式，第一个尺寸参数定义好后，其余的利用表达式与第一个尺寸建立相等关系。

步骤104：针对待优化的索具部件，根据应力和应变分析结果选取索具部件的有限元模型中的优化变量，在设定的约束条件和优化目标下对优化变量进行调整，得到优化候选方案；

模型中包含多个尺寸参数，先以单个参数作为变量进行优化，再以多个参数为变量进行优化。进行单参数优化时可以得到该变量对目标的影响。

在选择优化参数的时候，要根据模型结构以及有限元分析结果进行选择。如对滑钩进行优化，观察到有限元分析结果中钩体上圈出部位应力较大，因此选择钩体内侧圆弧半径作为优化变量DS_p447,即图2中的RDS_p447，R代表半径。

发生畸变的情况下选取最大范围。选择好变量后，开始在Workbench软件中进行优化：

第一步，进行优化要素的选择。在导入模型后要选择作为变量的参数（选中参数前面的框）。然后进行正常的有限元分析过程, 得到一个初始的最大应力结果。这里将模型质量作为优化目标，最大应力值作为约束条件，选择方法同优化变量。

第二步，进行样本点的采集。双击主界面Toolbox栏Design Exploration模块下的Response Surface Optimization （响应面优化），则添加了优化模块。接下来进行优化样本点的采集。双击进入Design of Experiments界面，这里可以为优化变量修改属性，如修改变量的取值范围等。还可以选择样本点个数以及生成算法，一般选择拉丁超立方法（Latin Hypercube Sampling Design）。修改完成后，右键更新即可得到样本点。

第三步，更新响应面并进行优化。右键更新响应面（Response Surface）,通过上一步的样本点可以建立优化函数模型。然后双击进入Optimization界面，这里要将质量变量设定为优化目标，目标类型为Minimize （最小），重要程度为Higer （高）；然后将最大应力参数设为约束条件，给定最大范围不超过1000Mpa（经热处理后材料的屈服强度），

单参数优化的目的主要是明确单个参数变量与优化目标之间的关系，如例子中的DS_p447 在给定变化范围内，随着变量的增大，滑钩的模型质量减小。

完成单参数优化后，考虑增加变量个数，即多参数优化。多参数优化可以比较不同变量对优化目标影响的灵敏度。

仍以欧式羊角滑钩为例，所选参数除上文中的DS_p447外，又选择了滑钩钩体横截面上的草图模型中的3个尺寸参数：DS_1、 DS_7、DS_d0，即图3中的RDS_1、RDS_7、DS_d0，R代表半径；将以上4个参数两两组合进行优化，优化过程同单参数优化。

多参数优化的好处在于，可以比较不同参数变量对优化目标的影响大小或称为敏感度，从而选出对优化目标影响较大的参数，有利于得到较好的优化方案。下面DS_1和DS_d0参数变量组合为例说明。DS_1即RDS_1参数，将两个参数设置为变量，按照单参数优化的步骤进行。在Response Face模块下可以得到Local Sensitivity信息。可以看出DS_d0参数对优化目标质量更敏感，DS_1参数对约束条件最大应力更敏感。DS_d0参数对质量的反应更大。因此可以得出结论，DS_d0参数变量对优化目标影响更大。

表1分别列出上述4个参数变量两两组合的优化结果和对优化目标的敏感度。对于DS_p447/DS_1这组参数组合，由于变量DS_1的可变化范围太小（30—32）,且影响钩体变形太明显，优化过程中总失败，最终舍弃这组实验（注意表中的敏感度一栏指的是两个参数变量中对优化目标敏感度高的变量）。

表1多参数组合优化结果

上面的优化结果是根据建立的优化函数模型计算得到的理论值，实际的质量及应力大小会与理论值有一定偏差。另外，变量的取值范围是在单参数变化的时候确定的，两个参数同时变化时可能导致模型发生畸变，所以要将上面得到的理论值更新到模型中。结果发现，上面的五组最优方案中，DS_447/DS_7这个组合取30/9的时候模型发生了畸变，所以30/9这个取值是不可行的。由于DS_447/DS_7两个变量中，DS_p447对优化目标的敏感度更高，所以修正这个组合的取值时，保证DS_p447为30不变，逐步减小DS_7的值，从r=9开始往下以0.1递减，可以看到，r=8.8的时候开始成功建模，再减小质量会变大，所以最优值取在30/8.8，此时质量为1.9204kg,最大应力为7.1179e8Pa。

步骤105：对索具产品的有限元模型进行拓扑优化；

通常把在给定设计空间、支撑条件、连接方式、结构内有无孔洞、载荷条件和某些工艺设计等要求下,确定结构构件的相互连孔洞的数量、位置等拓扑形式,使结构能将外载荷传递到支座，同时使结构的某种形态指标达到最优，这个过程称为拓扑优化（TopologyOpt-imization）。

由索具的滑钩的有限元分析应力云图可以看出，钩体有很多部位应力很小，因此考虑做拓扑分析。拓扑分析的步骤与有限元分析步骤大致相同，只是最终结果不是应力云图，而是拓扑优化建议图。按照拓扑优化的结果，将简化的滑钩模型加以调整，并对新模型进行了有限元分析。

可以看到，拓扑优化后的模型的有限元分析应力分布情况与原始模型基本一致，而质量却会减少很多。

索具的模型是有一定的外形尺寸标准的，上面的方案极大改变了索具原始模型，因此只是作为一种理论试验方案。不过可以把拓扑优化和尺寸优化结合起来。原模型中钩体上有一个凹槽，一个主要的目的就是减少材料。根据拓扑优化结果，可以适当调整凹槽大小和位置，在不超过材料屈服极限的情况下，尽量减轻索具质量。在上面多参数优化得到的尺寸组合的基础上，将凹槽继续延长，并向钩体外侧移动一些。

对模型进行有限元分析可以看到应力分布情况基本不变，但是数值有所增加，而质量由1.6302kg减小到1.4554kg，变化了 11%。

按照上面的研究思路，对欧式羊角滑钩和弓形卸扣做了模型优化（包括参数优化和拓扑优化），滑钩优化结果见表2：

表2滑钩优化结果

卸扣优化结果见表3：

表3卸扣优化结果

在进行索具产品加工生产的过程中，根据研究结果可以对产品模型进行再设计，减少索具材料消耗，降低生产制造成本，这对于索具量产具有极大的意义。

实施例二：

基于上述实施例，本申请实施例提供了一种索具产品的有限元模型优化装置，参阅图4所示，本申请实施例提供的一种索具产品的有限元模型优化装置200至少包括：

有限元模型生成单元201，用于绘制索具产品的草图模型，将草图模型导入HyperMesh软件中进行网格划分，得到索具产品的有限元模型；

有限元分析单元202，用于对索具产品的有限元模型进行索具承载时的应力和应变分析；

模型参数化单元203，用于对索具产品的有限元模型进行参数化；

模型优化单元204，用于针对待优化的索具部件，根据应力和应变分析结果选取索具部件的有限元模型中的优化变量，在设定的约束条件和优化目标下对优化变量进行调整，得到优化候选方案；

拓扑优化单元205，用于对索具产品的有限元模型进行拓扑优化。

需要说明的是，由于本申请实施例提供的索具产品的有限元模型优化装置200解决技术问题的原理与本申请实施例提供的索具产品的有限元模型优化方法相似，因此，本申请实施例提供的一种索具产品的有限元模型优化装置200的实施可以参见本申请实施例提供的索具产品的有限元模型优化方法的实施，重复之处不再赘述。

实施例三：

基于上述实施例，本申请实施例还提供了一种电子设备，参阅图5所示，本申请实施例提供的电子设备300至少包括：处理器301、存储器302和存储在存储器302上并可在处理器301上运行的计算机程序，处理器301执行计算机程序时实现本申请实施例提供的索具产品的有限元模型优化方法。

本申请实施例提供的电子设备300还可以包括连接不同组件（包括处理器301和存储器302）的总线303。其中，总线303表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储器总线、外围总线、局域总线等。

存储器302可以包括易失性存储器形式的可读介质，例如随机存储器（RandomAccess Memory，RAM）3021和/或高速缓存存储器3022，还可以进一步包括只读存储器（ReadOnly Memory，ROM）3023。

存储器302还可以包括具有一组（至少一个）程序模块3025的程序工具3024，程序模块3025包括但不限于：操作子系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。

电子设备300也可以与一个或多个外部设备304（例如键盘、遥控器等）通信，还可以与一个或者多个使得用户能与电子设备300交互的设备通信（例如手机、电脑等），和/或，与使得电子设备300与一个或多个其它电子设备300进行通信的任何设备（例如路由器、调制解调器等）通信。这种通信可以通过输入/输出（Input /Output，I/O）接口305进行。并且，电子设备300还可以通过网络适配器306与一个或者多个网络（例如局域网（Local AreaNetwork，LAN），广域网（Wide Area Network，WAN）和/或公共网络，例如因特网）通信。如图5所示，网络适配器306通过总线303与电子设备300的其它模块通信。应当理解，尽管图5中未示出，可以结合电子设备300使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理器、外部磁盘驱动阵列、磁盘阵列（Redundant Arrays of IndependentDisks，RAID）子系统、磁带驱动器以及数据备份存储子系统等。

需要说明的是，图5所示的电子设备300仅仅是一个示例，不应对本申请实施例的功能和使用范围带来任何限制。

实施例四：

本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有计算机指令，该计算机指令被处理器执行时实现本申请实施例提供的索具产品的有限元模型优化方法。

实施例五：

本申请实施例提供的索具产品的有限元模型优化方法还可以实现为一种程序产品，该程序产品包括程序代码，当该程序产品可以在电子设备300上运行时，该程序代码用于使电子设备300执行本申请实施例提供的索具产品的有限元模型优化方法。

本申请实施例提供的程序产品可以采用一个或多个可读介质的任意组合，其中，可读介质可以是可读信号介质或者可读存储介质，而可读存储介质可以是但不限于是电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合，具体地，可读存储介质的更具体的例子（非穷举的列表）包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式盘、硬盘、RAM、ROM、可擦式可编程只读存储器（Erasable Programmable Read Only Memory，EPROM）、光纤、便携式紧凑盘只读存储器（Compact Disc Read-Only Memory，CD-ROM）、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。

本申请实施例提供的程序产品可以采用CD-ROM并包括程序代码，还可以在计算设备上运行。然而，本申请实施例提供的程序产品不限于此，在本申请实施例中，可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。

应当注意，尽管在上文详细描述中提及了装置的若干单元或子单元，但是这种划分仅仅是示例性的并非强制性的。实际上，根据本申请的实施方式，上文描述的两个或更多单元的特征和功能可以在一个单元中具体化。反之，上文描述的一个单元的特征和功能可以进一步划分为由多个单元来具体化。

此外，尽管在附图中以特定顺序描述了本申请方法的操作，但是，这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些操作，或是必须执行全部所示的操作才能实现期望的结果。附加地或备选地，可以省略某些步骤，将多个步骤合并为一个步骤执行，和/或将一个步骤分解为多个步骤执行。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

Claims (6)

1.一种索具产品的有限元模型优化方法，其特征在于，包括：

绘制索具产品的草图模型，将草图模型导入HyperMesh软件中进行网格划分，得到索具产品的有限元模型；

对索具产品的有限元模型进行修改，去除不规则的曲面和倒角倒圆；对索具产品的有限元模型进行索具承载时的应力和应变分析；

对索具产品的有限元模型进行参数化；

针对待优化的索具部件，根据应力和应变分析结果选取有限元模型中的优化变量，在设定的约束条件和优化目标下对优化变量进行调整，得到优化候选方案；

所述对索具产品的有限元模型进行索具承载时的应力和应变分析，包括：

将索具产品的有限元模型导入ANSYS软件中；

建立接触对、添加约束和载荷并进行力学性能有限元分析计算，得到索具承载时的应力和应变分析结果；

所述设定的优化目标为索具质量最小，所述设定的约束条件为索具的实际应力值不超过最大应力值；

所述优化变量包括：单优化参数和多优化参数;根据模型结构以及有限元分析结果选择单优化参数；多优化参数包括多个单优化参数；

当索具产品为欧式羊角滑钩；根据欧式羊角滑钩的有限元分析结果，选择钩体内侧圆弧半径DS_p447作为优化变量；在Workbench中对优化变量进行优化，得到钩体内侧圆弧半径DS_p447和模型质量的关系：在给定变化范围内，随着钩体内侧圆弧半径的增大，欧式羊角滑钩的模型质量减小；

选择欧式羊角滑钩钩体横截面上的草图中的3个尺寸参数：DS_1、DS_7和DS_d0，将DS_p447、DS_1、DS_7和DS_d0这四个参数两两组合进行优化，得到参数组合优化结果，从各参数组合优化结果中选出敏感度大的参数；

在利用优化候选方案对索具产品的有限元模型更新完后，再添加去除的不规则的曲面和倒角倒圆。

2.根据权利要求1所述的索具产品的有限元模型优化方法，其特征在于，所述优化变量选定为影响索具质量的尺寸参数，且尺寸参数有一定的变化范围。

3.根据权利要求1所述的索具产品的有限元模型优化方法，其特征在于，当优化变量为单优化参数，所述在设定的约束条件和优化目标下对优化变量进行调整，得到优化候选方案；包括：

双击ANSYS软件主界面Toolbox栏Design Exploration模块下的 Response SurfaceOptimization界面，添加优化模块；

双击进入Design of Experiments界面，修改单优化参数的取值范围，选择样本点个数以及生成算法，右键更新即可得到优化样本点；

右键更新Response Surface界面,通过优化样本点建立优化函数模型；

双击进入Response Surface Optimization界面，将质量变量设定为优化目标，目标类型设置为Minimize，重要程度设置为Higer，然后将最大应力参数设为约束条件，最后更新得到优化候选方案。

4.根据权利要求1所述的索具产品的有限元模型优化方法，其特征在于，所述方法还包括：对索具产品的有限元模型进行拓扑优化。

5.一种索具产品的有限元模型优化装置，其特征在于，包括：

有限元模型生成单元，用于绘制索具产品的草图模型，将草图模型导入HyperMesh软件中进行网格划分，得到索具产品的有限元模型；对索具产品的有限元模型进行修改，去除不规则的曲面和倒角倒圆；

有限元分析单元，用于对索具产品的有限元模型进行索具承载时的应力和应变分析；具体用于：

将索具产品的有限元模型导入ANSYS软件中；

建立接触对、添加约束和载荷并进行力学性能有限元分析计算，得到索具承载时的应力和应变分析结果；

设定的优化目标为索具质量最小，所述设定的约束条件为索具的实际应力值不超过最大应力值；

模型参数化单元，用于对索具产品的有限元模型进行参数化；

模型优化单元，用于针对待优化的索具部件，根据应力和应变分析结果选取有限元模型中的优化变量，在设定的约束条件和优化目标下对优化变量进行调整，得到优化候选方案；

所述优化变量包括：单优化参数和多优化参数;根据模型结构以及有限元分析结果选择单优化参数；多优化参数包括多个单优化参数；

当索具产品为欧式羊角滑钩；根据欧式羊角滑钩的有限元分析结果，选择钩体内侧圆弧半径DS_p447作为优化变量；在Workbench中对优化变量进行优化，得到钩体内侧圆弧半径DS_p447和模型质量的关系：在给定变化范围内，随着钩体内侧圆弧半径的增大，欧式羊角滑钩的模型质量减小；

选择欧式羊角滑钩钩体横截面上的草图中的3个尺寸参数：DS_1、DS_7和DS_d0，将DS_p447、DS_1、DS_7和DS_d0这四个参数两两组合进行优化，得到参数组合优化结果，从各参数组合优化结果中选出敏感度大的参数；

在利用优化候选方案对索具产品的有限元模型更新完后，再添加去除的不规则的曲面和倒角倒圆。

6.一种电子设备，其特征在于，包括：存储器、处理器和存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1-4任一项所述的索具产品的有限元模型优化方法。

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