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本文模型主要使用如下圖所示簡單模型：

大家可以先下載模型跟著教程一步一步操作體驗。 全文模型及操作視頻下載連結如下：

https://nas.altair.com.cn:5001/sharing/kPMjKGJXX。

（建議在電腦端用chrome瀏覽器下載）

所謂自由形狀是和形狀優化比較而言的，自由形狀優化節點變形的形式更加自由。 進行形狀優化的時候需要事先創建形狀變數，優化演算法的優化物件就是每個形狀變數的係數。 最終的優化結果只能是原始網格位置與各個形狀的線性疊加。

拿下面這張圖來說，藍色內圈是原始網格邊界，左圖外圈紅線是網格變形創建的形狀變數的最遠處。 如果形狀變數的範圍是 [0， 1]，那麼最終優化結果的網格位置只能是藍圈和紅圈之間某個位置的一個圓。 自由形狀優化的每個節點都可以隨意運動。

自由形狀優化最常用的場景是解決應力集中問題，當然，也可以用於別的場合。

Altair OptiStruct™ 自由形狀優化演算法分 classic 和 vertex morphing 兩類，vertex morphing 方法自由度更大，但是計算量也會隨之大幅度增加，而且 vertex morphing 方法目前還是 beta 版本，使用時需謹慎。

classic 方法中的變數只能是自由邊上的節點。 節點可以沿著 2D 單元自由邊法向移動。

vertex morphing 方法中的變量可以是任意節點，面內的節點的運動方向是單元法向，外側節點可以沿著 2D 單元自由邊法向移動。

以下動畫是一个2D自由形狀變量的例子：

classic 和 vertex morphing 方法中的節點變量都只能是外表面的節點（自動忽略內部節點），而且都只能沿著外表面的法向運動。

以下動畫是 3D 自由形狀優化的一個例子：

接下來我們通過具體的例子來說明用法。

變數節點位置如下圖所示，限制四個角點只能沿著y軸方向移動。

這個例將節點移動的最遠距離透過 2D 單元進行限制，這些單元需要設定為 BMFACE 單元類型。

工況和 2D 模型類似，為了應力級別一致修改了力的大小。 設置兩個表面的節點作為自由形狀優化的設計變數。 限制邊界上的節點只能沿著厚度方向運動。

比如下圖中的零件既希望改變厚度（單一厚度）又希望同時進行變形形狀的優化。 可以同時創建形狀變數和自由形狀變數。