大型结构最佳设计的一个解法

引言 快速电子计算机的出现、数学规划及有限元素法的进展,为结构最佳设计提供了必要的条件。对于满足刚度约束、强度约束、几何及工艺约束条件下使结构重量最轻的结构最佳设计问题,可行方向法有较快的收敛速度。可行方向法在对非线性约束(如刚度约束、强度约束)求偏导数时,需要花费大量的计算时间,它随着设计变量个数的增加而急剧地增长着,成为解决大型结构最佳设计的主要障碍。在一般中型电子计算机上,用数学规划法要解决设计变量个数为200～300的结构设计问题,就是一个很困难的问题。针对这个问题,本文在对非线性约束条件(刚度及强度)进…     

纵向平面缠绕壳体几何参数的优化设计

利用网格理论和微分几何学分析了纵向平面缠绕规律，讨论了主曲率与缠绕角的关系，系统地推导出了纵向平面缠绕壳体的优化结构曲线的微分方程及其数值解的递推公式和缠绕角公式。     

工程结构的混合离散变量优化设计

针对设计变量为离散型和连续型的混合离散变量的优化设计问题，探讨了非均匀离散变量及连续变量的均匀离散化处理方法，分析了求解混合离散变量的优化设计问题最优解的方法。算例表明混合离散变量的优化设计方法可以应用于工程结构优化设计中，其优化结果不需圆整，大大提高了优化设计的效率和可靠性。     

空间薄壁梁完全拉格朗日格式几何刚度矩阵

根据Timoshenko梁理论和Vlasov薄壁杆件理论,通过设置单元内部节点,对弯曲转角和翘曲角采取独立插值的方法,建立了可以考虑剪切变形、弯扭耦合和二次剪应力影响的空间薄壁截面梁几何非线性有限元模型。以拉格朗日格式描述几何非线性应变推得几何刚度矩阵.算例表明所建立模型具有良好的精度,适用于空间薄壁结构的几何非线性有限元分析.     

阻尼最小二乘可行方向法——力学系统物理参数的优化设计方法

提出了阻尼最小二乘可行方向法,对一般的N自由度力学系统的物理参数进行了最优选择。根据本方法编制了可在多种意义下对系统的响应进行优化的通用程序。并通过较多的算例验证了本方法的有效性和计算程序的可靠性。     

几何约束下圆柱壳的屈曲优化设计

利用能量原理分析受均布法向荷载作用的轴对称变厚度圆柱壳的分支点屈曲。将求解屈曲临界荷载变成求解广义特征值方程，在满足强度约束和圆柱壳体积保持常数条件下、将圆柱壳的最大屈曲荷载设计转化为极大化最小特征值问题。     

用约束正负定式几何规划迭代法进行普通螺栓组联接的优化设计

本文用约束正负定式几何规划迭代法对普通螺栓组联接进行了优化设计，结果表明：该法与其它优化方法比较，可降低问题的困难度，该法是求解广义的几何规划问题的一种行之有效的方法。     

桁架结构的几何规划法优化设计

几何规划法有其独特的优点,非常适合于桁架结构优化设计,但是,其标准形式应用于桁粜结构优化设计时存在较大的局限性,限制了其应用．本文建立了桁架结构的广义多项式数学模型,并应用广义多项式的处理方法将标准模型转化为符号几何规划,重新用切割平面法对桁架结构进行了优化求解。     

考虑随机性局部约束的离散变量结构优化设计

随机性局部约束问题是结构优化设计中存在的一个普遍问题,该问题影响着结构优化设计软件的通用性.本文针对离散变量截面优化设计问题提出了一种处理随机性局部约束的算法及其程序实现并给出了几个实例.     

高层框剪结构剪力墙的布局优化设计

为解决高层框剪（筒）结构剪力墙的合理布局问题，提出一种专门用于给定外荷载下受位移约束并使剪力墙重量最小的剪力墙布局优化设计方法直接迭代搜索法（ＤＩＳＭ法），并编制了计算机程序．     

一种基于几何推理、约束满足法的参数化设计系统的研究

提出了分阶段的、基于推理的、基于约束满足法的参数化设计方法:首先用草图方式输入原型图;其次增加结构约束、尺寸约束后分别进行推理,实现图形的变动设计.     

空心半轴的可靠性优化设计探索

讨论了车辆半轴的可靠性优化设计问题。在基本随机变量的概率特性已知的情况下,采用随机摄动法和约束随机方向法对空心半轴进行可靠性优化设计,并编制了实用的计算机程序,可以迅速准确地得到空心半轴的可靠性设计参数。     

用约束正定式几何规化对偶法对弹簧优化设计

本文用约束正定式几何规划对偶法,对蒸煮用立式锅炉微启式安全阀上的圆柱形螺旋压缩弹簧进行了优化设计。结果表明:该法运算简便(不用计算机),而且可取得问题的全域最优解。     

空间网架结构的离散断面优化设计

本文讨论了空间网架结构的离散变量断面优化设计问题。空间网架的构件选自型钢,优化设计的结果满足有关规定的各项要求,可以直接应用于实际工程。     

抗震结构的动力优化设计研究

从结构动力学基本方程出发,导出动力优化的抗震设计方法,通过动力优化降低了结构的动力反应;同时利用能量设计法建立了结构动力优化的目标函数,基与动力最优控制中性能指标具有形式上的统一;并基于地震随机性,提出了结构动力优化,用非确定的机会约束规划求解。     

机匣安装边螺栓联接结构的优化设计

通过建立某航空发动机静子机匣安装边螺栓联接结构优化设计的数学模型,借助于Matlab软件,基于惩罚函数法,对该模型进行结构优化,以获取最优几何参数。计算结果表明,优化几何参数后安装边螺栓联接结构的重量降低了16.6%。利用APDL语言对优化前、后的螺栓联接结构进行应力场分析,验证了优化设计结果的可行性,为机匣安装边结构设计和发动机减重提供可靠的参考依据。     

基于性能的隔震结构动力优化设计

结合优化问题的特点,应用稳健的优化算法以合理的计算代价求解了非线性隔震结构合瞬态约束的混合变量动力优化设计问题．首先根据投资-效益准则建立了基础隔震结构一体化优化设计模型,其中目标函数是结构寿命周期内的总费用,包括结构初始造价和损失期望,约束条件包括隔震层水平位移、上部结构层间变形等,优化模型同时对上部结构截面尺寸和隔震器参数进行优化．充分利用铅芯橡胶支座隔震结构的局部非线性性质,使非线性隔震结构的时程分析计算效率接近线性动力分析．然后应用合潜在约束策略的序列二次规划算法,并结合选择性动态圆整法进行具有连续、离散混合变量的隔震结构的非线性动力优化设计．算例表明了优化模型和算法的正确性和有效性．     

基于可靠性的结构优化设计

建立以重量为目标函数的平面刚架优化模型,对结构进行基于可靠性的优化设计,可靠指标的求解采用JC法,优化算法采用约束变尺度法,最后给出平面刚架计算实例,结果表明了方法的有效性。     

超前进位加法器优化设计的结构参数约束

在超前进位加法器基本单元电路及其组合方案优化设计的基础上，将微电子工艺水平制约下的速度、面积、功耗约束经分析归纳转化为超前进位加法器全面优化的结构参数约束，推导出了组位数ljm模块层数Mj与门电路最大扇入Nfanin（max）、扇出Nfanout（max）的约束公式．公式给出了超前进位加法器结构参数（ljm、Mj）在优化设计中的约束，为超前进位加法器的优化设计规则奠定了基础．     

基于可靠性的结构优化设计

建立以重量为目标函数的平面刚架优化模型,对结构进行基于可靠性的优化设计,可靠指标的求解采用JC法,优化算法采用约束变尺度法,最后给出平面刚架计算实例,结果表明了方法的有效性。