均匀设计在结构优化中的应用初探

为了寻求新的优化设计方法，本文参考了现代试验设计方法——均匀设计，并作了一定改进，提出了余表的构想.通过优化轴向受压柱的屈曲问题，证实了均匀设计在结构优化中的可行性.     

均匀设计在结构优化中的应用初探

在有约束的结构优化设计问题中引进均匀设计方法,并对其进行一定的改进,提出了余表的构想,同时用均匀设计的思想优化体积约束条件下受均布横向荷载作用的变厚度方板的刚度问题.结果表明,与同条件下的均厚度板相比,受均布横向荷载作用的四边简支方板最大挠度值降低了44.66%,四边固支方板最大挠度值降低了75.63%.因此均匀设计的思想可用于结构优化设计.     

沥青路面结构优化的均匀设计方法

在分析现有沥青路面优化研究的基础上，综合考虑路面初建、养护维修与用户费用及路面残值，并以此为目标函数，建立了沥青路面结构优化数学模型，应用基于数论方法的均匀设计方法进行求解并编制了相应程序，结合实际工程进行了计算分析。结果表明，该法计算速度快，并有较高的精度，是一种简便有效的沥青路面结构优化方法。     

基于试验设计理论的结构优化算法

介绍现代试验设计方法中的均匀设计和配方设计.借助试验设计原理,提出余表的构造方法及配方设计表的设计方案,得到一种新的优化算法.余表可用于确定优化过程中可能的迭代方向,借助配方设计表来探讨最佳初始迭代点的选择问题.以函数求极值问题验证该优化算法的可行性,并将其应用于体积约束条件下平面刚架的刚度优化问题,计算结果表明该算法可用于结构优化设计.     

基于混合因素均匀设计的槽式聚光器结构优化

为控制槽式聚光器的成本,以镜面位移和杆件应力为约束条件,以主三角桁架和拉翅的截面尺寸为连续变化的定量参数,拉索初拉力为状态变化的定性参数,采用均匀设计法对聚光器进行了优化.根据优化得到的参数取值,采用BIM(Building Information Modeling)技术进行槽式聚光器三维模型的建立,并依据模型包含的钢材种类、数量、长度、质量等信息进行钢材成本的计算.结果表明:均匀设计法可以用于含有定性和定量因素的聚光器结构优化,在满足既定约束条件下聚光器的钢材成本可降低10.32%,用钢量可减少11.86%,优化效果较好.本文提出的方法对于同时包含定量参数和定性参数的复杂优化问题具有一定参考价值,借助于聚光器三维BIM信息模型对钢材成本的计算,进一步证明了该优化方法的可行性.     

均匀设计优化方法

在网格法的基础上,根据均匀设计法原理,提出一种解决非线性规划的新的直接法.并给出了Matlab源程序,实例表明该方法是简单和可行的.     

结构强度分析、结构优化设计方法在汽车设计中的应用

本文简要论述了有限元结构强度分析以及结构优化设计的基本概念、方法,结合实例介绍了结构强度分析以及结构优化设计方法在汽车设计中的应用,指出这两种方法是将计算机应用于汽车设计的重要内容,对于提高汽车设计水平、提高设计质量、提高经济效益具有重要的意义.     

基于均匀设计与线性回归的定日镜结构优化设计

为节约材料,对定日镜结构进行了杆件优化设计研究.以定日镜平面和空间桁架的杆件尺寸为设计参数,以位移及应力为约束,采用均匀设计法对某定日镜进行风荷载作用下的近似优化,得到目标(位移、应力及用钢量)与参数之间的近似函数关系,并详细给出了不同条件下优化后推荐使用的杆件规格.结果表明:优化后的用钢量比现有结构节省13.8%.整个优化过程简单易行,优化结果可靠.     

船舶结构优化设计的研究进展

阐述工程结构优化若干前沿领域,即形状优化,模糊优化和遗传优化的基本原理和特点,以及它们在船舶结构设计中的应用,形状优化把数学规划论与边界元分析相结合,模糊优化把数学规划论与模糊集合论相结合,遗传优化把数学规划论与生物进化论相结合,这些多学科交叉有力地促进了结构优化设计深入发展,取得了良好的成果。     

均匀设计在硅酸盐工业中的应用

均匀设计是一种具有试验次数少、代表性强的新的优化设计方法,具有广泛的用途。本文从均匀设计的基本原理出发,探讨了均匀设计在硅酸盐工业中的应用。     

基于均匀设计实验的膏体配比优化

 某铅锌矿使用膏体充填中出现了缓凝现象,添加促凝剂后效果良好。为优化添加促凝剂条件下的膏体物料配比,开展了均匀设计实验。考察了膏体质量分数、砂灰比对泌水率、流动度、充填倍线、膏体强度的影响。实验结果表明,膏体的泌水率、流动度和充填倍线主要受质量分数影响,且均与浓度成负相关。砂灰比对流动度的影响很小,但其是膏体强度的主要影响因素,砂灰比越小,膏体的强度越大。综合考察泌水率、流动度、充填倍线、膏体强度4 种指标对应的配比范围,得出推荐配比为质量分数75%~76%、砂灰比7:1~8:1。     

基于线性规划的结构设计优化

结构优化设计是在所有可行设计方案中,相对于设计者预定的标准找出最优方案。文章将实际工作结构设计方案问题范化为线性,给出设计优化模型,寻找最优设计方案,介绍了线性规划在结构设计优化中的应用;文章给出的算例表明,基于线性规划的结构设计优化在理论和实践上都是可行的。     

基于结构应力法的焊接结构优化设计

基于结构应力法,综合考虑焊接结构焊缝疲劳寿命和结构变形为约束条件,构建多学科优化设计模型.算例显示,利用本文构建的优化模型,在满足寿命约束和变形约束条件下,可以实现多学科约束焊接结构的优化设计.     

分灾模式结构防灾减灾设计概念的再思考

简要回顾了结构防灾减灾设计概念的发展;从结构的分灾思想、分灾元件、分灾模式、分灾设计基本原则等方面,系统研究了“基于分灾模式的结构防灾减灾概念”;讨论了分灾模式与结构控制的关系;通过对典型结构设计的分析,说明分灾模式的设计概念是可行的,有助于结构的防灾减灾以及工程师形成可操作的数学模型。     

轮胎定型硫化机结构优化设计

针对轮胎定型硫化机设计中的实际工程需求,将结构有限元分析技术与优化方法相结合,以硫化机的主要部件横梁为例,研究了硫化机的结构拓扑优化设计和结构尺寸优化设计,讨论了其中的一些关键技术,包括应力和位移约束下连续体结构的拓扑优化、基于离散变量的结构优化设计和敏度分析,工程生产实际应用验证了所述方法的有效性。     

基于改进均匀设计表框架结构损伤识别方法与实验验证

为对框架结构柱破坏进行无损识别,提出一种基于改进均匀设计表确定结构损伤样本数据库,使用神经网络与平面单元模态应变能变化率进行损伤定位和程度识别的方法。提出应用正交设计优化均匀设计,以解决均匀设计试验点过少的缺陷。该方法以平面单元模态应变能变化率作为损伤指标,采用改进均匀设计表,选择具有代表性的损伤工况作为广义回归神经网络(general regression neural network,GRNN)的训练样本,对损伤位置进行识别;在确定损伤位置的前提下,利用径向基(radical basis function,RBF)神经网络对损伤程度进行识别。通过分步方法确定框架柱构件的损伤位置与损伤程度。数值模拟与试验验证了所提出方法的有效性。平面单元模态应变能变化率识别指标克服了空间结构模态振型不完备的缺陷,两步识别法避免神经网络训练时不收敛、趋于局部最小值等缺陷。该方法可用于框架结构柱损伤的位置确定和损伤程度识别。     

增强并行均匀序贯寻优方法及其全局寻优性能研究

对均匀序贯寻优技术的全局寻优能力进行了研究。为提高均匀序贯寻优技术对多峰、奇异函数的全局极值的搜索能力, 将动态抽样技术引入到均匀序贯寻优过程中。并用遗传算法中有代表性的实例验证了该方法的全局搜索能力。     

不同荷载工况下钢筋混凝土深梁的拓扑优化设计

为探讨不同荷载工况对钢筋混凝土深梁拓扑优化的影响,同时改进当前深梁设计方法,采用渐进演化类拓扑优化算法寻求钢筋混凝土开洞深梁在不同集中加载工况和荷载集度工况下的最优拓扑结构,再依据这些最优拓扑结构建立相应的压杆[CD*2]拉杆模型,并分析这些最优拓扑结构和压杆[CD*2]拉杆模型的差异。结果表明：压杆[CD*2]拉杆模型均为较符合满应力分布的Michell结构;集中荷载作用在梁顶时,荷载从加载点通过最短直线压杆以压力的形式向支座传递;集中荷载作用梁腹和梁底时,荷载则通过伞状拉杆悬吊在主压拱上,再向支座传递;随着荷载集度降低,最优拓扑结构向拱或拱[CD*2]组合压杆的组合体系演化。在工程设计中,对于不同荷载工况条件下的钢筋混凝土深梁,可以参照最优拓扑结构在内部有针对性地设计隐藏的受压加强构件或受拉钢筋。