小阻尼空间声学特征频率灵敏度分析与优化设计

小阻尼声空间的优化设计可以使声空间布局更为合理,从而改进空腔声学性能.根据三维空间声学波动方程及其边界条件,给出了声学有限元方程,在此基础上建立小阻尼空间声学问题的优化模型,重点推导声场特征频率对声空间边界形状控制参数的灵敏度分析公式,同时给出了优化求解算法.在JIFEX软件中进行了程序实现,数值算例分别验证了有限元计算、灵敏度分析和优化算法的有效性.     

微机CAD系列支撑软件及丛书(8)——微机形状优化计算

本软件具有许多功能,主要的有:用有限元法解二维形状优化设计问题;用边界元法解二维形状优化设计问题;用有限元法解三维形状优化设计问题;用三维有限元法解回转体应力集中问题并进行形状优化,以及用边界对台阶轴进行形状优化.本软件将有限元法和边界元法与优化方法相结合,可解决机械构件形状优化问题.该软件在国内第一次提出系列的形状优化应用程序.是应用力学发展的前沿课题.本软件为广大从事结构计算的工程技术人员,高等学校的师生提供了方便.可广泛用     

弹性连续体形状优化设计数值方法的几个数值问题

本文讨论了弹性连续体形状优化设计数值方法的几个数值问题:子结构优化算法;敏度分析的解析计算;对以重量为目标函数的优化设计问题,构造了较准确的步长估算算法等。根据这些算法编制了程序用于优化平面应力(应变)结构的边界形状以最小化重量。给出了一个数值例子。     

基于遗传算法轴对称梯度功能材料优化设计

基于计算数学理论与热弹性原理, 针对环状截面梯度功能材料(FGM)提出了热应力分布公式.以沿坐标轴的最大热应力达到最小为目标,建立了轴对称FGM多目标优化模型. 应用遗传算法实现了优化设计, 获得了稳态温度场下环状截面FGM的最佳材料分布参数.     

基于PSO和模糊理论的蜗杆传动多目标优化设计方法

针对传统设计方法无法获得最佳蜗杆传动方案的问题,建立了蜗杆传动多目标优化设计模型;提出了基于粒子群优化算法(particle swarm optimization,PSO)和模糊理论的多目标优化问题求解策略,并进行了算例验证.算例结果表明:蜗杆传动多目标优化设计模型综合考虑了制造成本、体积、传动效率及润滑性能等因素,更符合工程实际情况;PSO与模糊理论相结合的多目标优化求解算法收敛速度快,可以获得多目标优化问题的全局最优解;基于PSO算法和模糊理论的蜗杆传动多目标优化设计方法比传统设计方法更合理、更高效.     

含地下孔洞层状半空间中瞬态波的传播

针对任意层数层状半空间的波动问题,采用相应介质域基本解在时域中建立了层状半空间的边界积分方程,系统地给出其离散求解的基本公式及数值化实施的计算技术.给出的边界元算法可以直接求解含孔洞任意层数层状半空间介质的波动问题而无需对各层交接面离散和设立自由度,从根本上克服了这类问题传统边界元法分区算法的弊端,大幅度减少了离散自由度,提高了求解效率.数值实例验证了上述方法的可行性及可靠性.     

边界元法在轴对称热传导问题中的应用

本文采用直接法推导了轴对称热传导势问题的基本解和边界积分方程,并用线性元进行边界离散,编制了包括三类边界条件在内的轴对称体热传导边界元法分析程序。文末计算了两个具有不同边界条件轴对称体的稳态温度场分布,计算结果与理论解完全一致。     

基于密度法的传热结构拓扑优化设计

传统的传热结构设计一般是基于热力学计算及工程经验,然而这种方法很难解决复杂边界条件的传热结构的设计问题.采用传热结构拓扑优化设计方法可有效解决传统设计方法难以解决的复杂边界问题.以密度法为基础,建立了散热弱度为目标函数的传热结构拓扑优化数学模型,推出了满足KKT(Karush-Kuhn-Tucker)条件的最优准则法迭代公式.采用高阶单元的方法消除了优化过程中的数值不稳定现象.通过Dirichlet边界和Neumann边界不同组合下的数值算例,验证了算法的有效性.薄壁管的算例也表明,该算法也适用于三维壳体问题.     

基于PSO-DE混合算法的结构可靠性优化设计

为提高结构可靠性优化设计的效率,利用粒子群优化(PSO)和差分进化(DE)算法的搜索特性,构造一种PSO-DE混合算法,以克服基本PSO算法的早熟问题.将PSO-DE混合算法与结构可靠性优化理论相结合,建立了结构系统失效概率约束下以结构质量最小化为目标的优化模型.算例结果表明:与基本PSO算法相比,文中提出的PSO-DE混合算法提高了收敛速度和计算精度;该算法易于实现,鲁棒性好.     

透平叶栅非轴对称端壁优化设计

为减小透平叶栅二次流损失、提高气动效率,建立了结合透平叶栅非轴对称端壁造型双控制型线参数化方法、全局优化自适应差分进化算法和基于Reynolds-Averaged Navier-Stokes(RANS)方程求解技术的叶栅气动性能评价方法于一体的透平叶栅非轴对称端壁优化设计体系,同时验证了全局优化自适应差分进化算法和透平叶栅气动性能评价方法的可靠性和准确性。以透平叶栅总压恢复系数最大化为优化目标,在出口气流角和质量流量的约束及叶栅非轴对称端壁三维参数化控制点共20个设计变量下,完成了透平叶栅非轴对称端壁造型优化设计。研究结果表明,优化后得到的非轴对称端壁造型可有效减少透平叶栅的二次流损失,使叶栅总压恢复系数提高0.25%,证明所提出的设计体系是有效的,可为透平叶栅非轴对称端壁优化提供设计工具。     

一种可靠性冗余优化设计的新方法

】　针对可靠性设计中现有冗余优化方法的不足,提出一种新的优化策略——平衡优化策略,证明了该策略的基本性质,给出了平衡优化方法的一般步骤,并就大型系统的可靠性冗余优化问题进行了讨论。     

基于离散粒子群优化算法的造林规划设计

指出造林规划设计问题实质是一个离散约束优化问题。应用离散粒子群优化算法求解目标函数,以保证解的合理性法和惩罚函数法相结合处理约束条件。分析实例表明,离散粒子群优化算法可用来优化造林规划设计方案,与模拟退火算法比较,效果更好。此研究结果可为科学造林和最优化经营管理提供新思路,丰富粒子群应用领域。     

一类积微分系统最优参数选择问题的数值算法

文章考虑了一类积微分系统最优参数选择问题,推导出目标函数的梯度计算公式,把最优参数选择问题当成数学规划问题利用逐步二次规划法（SQP）进行数值求解,并给出一致的算法．     

D-最优设计的对称对偶理论及算法

最优设计的数值算法是近20年发展起来的最优回归设计理论中的一个新分支。本文在Fedorov,Atwood,Silvey等人工作的基础上,深入地研究了最优回归设计理论中的对称性问题,结合运用最优设计的对偶性理论,提出了D-最优设计的一个新数值算法——对称对偶算法,并运用此算法解决了高价对数项混料模型的D-最优设计问题。     

大型复杂露天矿山境界优化方法

 为提高露天矿山的设计效率和经济效益,针对传统手工方法圈定露天境界时存在的准确度低、工作量大等缺点,提出在价值块段模型(Economic Block Value Model,EBVM)基础上运用Lerchs-Grossmann算法求解大型复杂露天矿山境界优化问题的方法。详细阐述了EBVM的构建途径,构造了求解境界优化问题的线性规划数学模型,并从图论学的角度介绍了Lerchs-Grossmann算法的求解步骤。该方法已在DIMINE数字采矿三维平台中得到实现,并应用于实际露天矿山的境界优化和设计中。结果表明,该方法能够快速准确地求解出不同参数条件下的最优开采方案,克服了传统手工方法的弊端,为矿山的设计生产和资源的优化利用提供了依据和保证。     

欧氏Steiner最小树的Delaunay三角网混合智能求解方法

欧氏Steiner最小树问题是组合优化中一个经典的NP难题,在许多实际问题中有着广泛的应用.由于使用普通智能算法求解较大规模问题时,极易陷入拓扑结构的局部最优,因此,基于Delaunay三角网技术并结合智能算法的有关思想,设计了一种改进的混合型智能求解方法,可大幅度提高算法在寻找更好拓扑结构上的有效性.算法在Matlab环境下编程实现,经大量STEINLIB中的标准数据实例测试和验证,获得了满意的效果,为求解较大规模的欧氏Steiner最小树问题提供了新的有效方法.     

离散变量结构优化设计序列定界组合算法研究

首先给出了离散变量结构优化设计的数学模型,然后将总组合数按照设计变量的取值分类,把原规划问题分解成若干个维数更低、许用离散集更少的子问题;在算法设计过程中,将离散变量定界组合算法的思想应用于该问题,给出了定界的新方法。若干算例表明,该方法可以大大减少组合搜索的次数,提高解题效率。     

渗流问题的拓扑优化

分析拓扑优化中的密度惩罚函数插值法SIMP（Solid isotropic material with penalization model）,将结构力学中的拓扑优化方法应用到渗流问题的拓扑优化设计中,用有限元的方法建立了简单的理想状态下的渗流问题的拓扑优化数学模型,并采用基于剃度法的数值解法-优化准则法（OC系列算法）,以设计具有最小能量损耗情况下的流体最佳流动路径的拓扑分布。以一组二维渗流问题为例,说明了该模型的有效性,为渗流问题的优化设计提供了一种有效的新思路和方法。     

弹塑性摩擦接触多极边界元法的规划-迭代型算法

提出一种基于多极边界元法（FM-BEM）的规划-迭代型不完全广义极小残值法（简称IGMRES（m）并建立其收敛性理论．新求解算法采用截断技术,在迭代时仅使用前面计算出的部分向量构造新的递推式计算后面的向量,矩阵和向量的乘积采用多极展开法（FMM）计算,使得计算量和存储量大为减少．通过数试验证明,新算法可有效地处理弹塑性摩擦接触迭代的繁杂和费时问题,在确保数值计算精度的前提下,大大减少迭代次数,显著提高计算效率．     

面向柔性装配系统的人机一体优化设计

工程设计过程可看作是一约束确定与满足过程,柔性装配系统的优化设计也是一约束优化问题。遗传算法是一种广泛应用于复杂工程技术系统设计的有效方法,但用遗传算法求解约束优化问题比较困难。在人机一体化概念的基础上,讨论了如何通过优化开始前的约束预处理、优化过程中的约束处理以及建立变异库给变异操作一个进化方向,来将以约束形式表达的领域知识融合到优化搜索过程中,从而提高了遗传算法的优化性能,并在柔性装配系统中成功地实现了人机一体优化设计。