文档介绍：要摘在桁架结构和连续体结构优化中的应用;结合商业砑嗀研在桁架优化方面,基于渐进优化方法的概念,提出了一种桁架结构尺寸、形状以及拓扑组合优化的方法。作为铺垫,讨论了桁架结构尺寸优化的力学准则法和桁架结构尺寸、形状组合优化的渐进优化方法。在此过程中,还将渐进优化方法与数学规划法进行了对照。在连续体结构优化方面,讨论了几类约束下基于渐进优化方法的利用渐进优化方法,进行了加筋板壳结构的形状优化研究。分析了渐在结构优化设计的软件实现方面,基于已有商业有限元软件,提出了一套结构优化设计的软件实现解决方案,并以广泛使用的计的软件实现具有指导作用。关键词:结构优化设计。渐进优化方法,桁架结构,连续体结构软件实现,本文研究了渐进优化方法究了结构优化设计的软件实现方法。连续体拓扑优化,这些约束分别是应力约束,位移约束以及频率约束;进优化方法处理此类优化问题的优缺点。软件为例,阐述了优化软件实现的过程。这部分的工作对今后优化设
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第一章绪论言§引注。一个优秀的结构设计首先应确保工程结构具有足够的可靠性即:满足工程结构的安全性,适用性和耐久性的要求。在此基础上,还应在科学的结构分析方法诞生以前,结构设计是以模型试验和经验随着力学和材料科学的发展,结构工程师们逐渐掌握了结构分析理论和方法并将之用于工程实践中,但在初期,由于理论的不完善和计算手段的局限,结构设计仍是以倾向结构安全为主而较少兼顾方案经济中的日益广泛运用,结构设计中寻求同时兼顾可靠性与经济性的方案所谓结构优化设计就是在满足各种规范或某些特定要求的条件下也就是在所有可用的方案中,按某种标准找出最优方案。在这种情况结构优化设计从马克斯威尔理论,兔仔6桁架出现起已有百年,从史密特用数学规划来解决结构优化设计算起亦有年历史,特别是过去年内,在理论、算法和应用方面都取得了长足的发展。仅从专门期刊等⒂泄匮趸嵋楹凸ǹ3霭娴闹鞯确面很不完全的统计,已发表的综述达余篇,专著荆有关优化论文超过篇,其中大约L教只诳煽慷鹊挠呕优化程序。应用优化的领域涉及航空航天、机械、土木、水利、桥梁、结构设计作为工程设计的重要组成部分,一直受到人们的密切关考虑方案的经济性,在可行设计方案中寻找最优设计,从而做到经济实用。估算为主的原始方法进行的,结构设计的主要目的也只是简单的满足安全使用,由于没有正确的方法指导,常常造成不必要的材料浪费。性的。到了近代,特别是运筹学,有限元分析的出现和计算机在工程已成为可能,结构优化设计作为理论由此孕育而生。使结构的某些广义性能指标缰亓浚旒郏斩然蚱德为最佳。下,力学在工程设计所起的作用便有过去的“分析和校核”发展为“综合和优先““。西北工业大学硕上学位论文珽,第一章绪论
&㈤,琻骸躼,≤籮,琸变量等;汉蛒:分别为第錾杓票淞康目杀浠段У纳稀⑾孪蕖结构优化设计的分类§汽车、铁路、轻工纺织、能源工业以及军事工业等诸多方面,主要处理那些具有复杂结构系统的设计,如飞机、卫星、机器人、射电望远镜等,作为一种技术手段用于解决诸如系统辨识、工程反分析等问题“结构优化设计可用数学式表达如下:其中,为目标函数,可以是结构重量,体积或造价;璺约束条件,根据实际情况可以是应力,位移,频率,动力响应等约束;按照设计变量类型和优化层次,结构优化可以分为截面尺寸优化,形状优化,拓扑优化以及结构类型和材料的优化。从其发展的历程而言,优化技术也是按照这个顺序由低向高进行的。一、截面尺寸优化:截面尺寸优化是结构优化设计中最早开展研究的领域也是发展相对成熟的领域,它以截面尺寸为设计变量,通过寻求最优截面尺寸达到结构重量,体积或造价最小。约束条件可以是应力约束、位移约束、局部稳定、频率约束、动响应约束等。常用的截面尺寸优化方法有准则法和数学规划法两种。从已发表的文献来看¨“们,优化的对象二、结构形状优化:形状优化是通过调整结构内外边界形状来改善结构性能和达到节省材料的目的。结构形状优化从对象上区分,主要有杆件类结构和连杆系结构的形状优化,一般选择节点坐标恢作为设计变量。或者大规模的工程建设,如大坝、桥梁、核电站,或者产量大的汽车、机械和轻工产品以及创新型的产品设计。优化的应用研究还扩大到国土开发与资源利用、环境监控与生态保护,以及海洋工程等领域,并且巧杓票淞抗钩傻南蛄浚杓票淞靠梢允墙孛娉叽纾巫闯叽纾仄已涵盖杆系结构,平面、三维实体和板壳结构等。续体结构。.
截面尺寸与结构形状的组合优化。这时同时存在构件尺寸与结构几何两类不同变量所采用的总体策略与优化方法,一般有两类方法处理组凸近似,周明和夏人伟的变量可分离凸近似问题的序列求解法¨硭厍亢拖娜宋暗墓阋灞淞拷品ǖ取U饫喾椒ǖ挠诺闶强以同时考虑两类变量的耦合效应,缺点是设计变量数较多,计算工作量大。另