文档介绍：重庆大学
硕士学位论文
结构动力响应优化和结构动力鲁棒设计研究
姓名:肖方豪
申请学位级别:硕士
专业:工程力学
指导教师:蹇开林
20070401
要摘许多结构不光要承受静载荷作用,还要受到动态激励。多数情况下,结构破坏的主要因素是动荷载的作用。对于此类结构,为了改善它们的动力特性,达到动力响应最小和控制振动的目的,或者确保它们在动力环境下能够安全可靠地工作,必须进行结构的动力设计。目前结构动力响应优化问题的研究已有大量成果,但在应用上大都只能针对具体的结构,开发的动力优化软件不具备对任意复杂工程结构进行动力响应优化设计的能力。因此,本文将结构分析软件攵嘌Э粕杓朴呕善教↖砑岷希迪至肆饺砑淖远连接,从而解决了结构动力优化软件的通用性问题。以某一模型支架为研究对象,考虑模型支架受到随机的基础激励,以模型支架中的几何尺寸为设计变量,以结构重量最轻、关键点的振动加速度均方根最小为优化目标,以结构满足安全性要求为约束条件,利用该集成软件对模型支架进行了动力响应优化。为验证优化结果的正确性,加工制作了模型支架,并对优化前和优化后的模型支架进行了基础激振实验。实验结果验证了优化计算的正确性。随着社会的进步与科技的发展,近年来,人们对工程系统性能的要求越来越高。人们在致力于提高系统性能和产品质量的探索中,关于鲁棒性的研究成了一个热点议题,越来越多的研究人员把鲁棒性作为一个系统质量好坏的评判标准。因此,鲁棒优化设计方法应运而生,在解决这类问题中突显了很大的优势。目前在工程领域,鲁棒优化设计在静力学中的应用日趋成熟,但在动力学中的应用还很少。作为对上述结构动力响应优化问题研究的延伸,本文还进行了结构动力响应的鲁棒优化设计研究。采用椒ê蜕愣邢拊7椒ù斫峁怪械乃机因素,建立了结构动力响应鲁棒优化的数学模型。利用编程,对承受动载的减振器和门形框架进行了鲁棒优化设计。与传统的优化设计方法相比,算例结果显示了鲁棒优化设计的优越性,能使结构具有更稳定的性能。关键词:动力学,动力响应优化,鲁棒设计,摄动有限元法,重庆大学硕士学位论文中文摘要
皌腑甌琲,’瓵甆—,..重庆大学硕士学位论文英文摘要瑃,’.....琲琤甀譽,Ⅱ
瓹.:;甌重庆大学硕士学位论文英文摘要,瑃;甌;
导师签名:鏖气株签字醐:叼秽肜。日雠学位论文作者签名:荫亳豪均签字日期:如晗υ驴廴事再知独创性声明学位论文版权使用授权书矽又寸协中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得重庞太堂重废太堂重庆太堂凇!D杲饷芎笫视帽臼谌ㄊ椤本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。本学位论文作者完全了解有关保留、使用学位论文的规定,有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘,允许论文被查阅和借阅。本人授权可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。保密本学位论文属于不保密ⅲ。胫辉谏鲜鲆桓隼ê拍诖颉”月名签者文期沦位字学≥口日壬.
⒄。工程结构在服役期间不可避免地受到风激、地震、海浪、爆炸等复杂的振动、冲击载荷的作用,动力损伤或破坏是其主要的失效形式。要改善结构的动态性能,确保结构能在动载荷的作用下安全可靠地工作,结构动力优化设计是一种行之有效的方法【。实际结构的优化问题是一个极其复杂的过程,它的求解要比正问题困难和复杂得多。因此,在早期的动力设计中,由于当时结构设计水平的羁绊,不得不采用经验、类比或试凑等方法。显然,这些方法由于缺乏理论和计算结果的指导,使得设计结果往往带有较大的盲目性。年代以来,伴随着结构优化设计理论的创立与发展,计算机硬件技术的迅猛发展有限元计算方法的普及使得计算机化的结构动力优化设计成为可能。年关于振动梁结构优化文献的问世,开创了结构动力优化设计的先河。在此之后的三十多年中,结构动力优化设计引起了众多研究者的广泛关注,研究探索逐渐深入,研究内容日渐丰富,研究成果与日俱增,已经涉及到结构动力优化设计的理论、方法、建模、灵敏度分析、软件设计和工程应用等诸多方面。结构动力优化是近代的结构有限元法、结构动力学、数学规划、数值计算方法、程序设计等诸多学科相互交叉、有机结合的产物,属于现代工程结构设计领域一个新兴的分支。结构动力优化的任务是根据实际问题对结构的要求,构建相应的结构动力优化设计数学模型;以计算机和算法语言为工具,将各种优化算法与结构动力学分析和计算相结合,对结构的