基于多目标优化策略的结构可靠性稳健设计

应用可靠性稳健优化设计理论和多目标决策方法,将结构可靠性稳健优化设计转化为多目标优化问题。运用灰色理论中的关联分析法,选取粒子群算法中的全局极值和个体极值,提出了灰色粒子群算法求解可靠性稳健优化设计问题。与传统方法相比,该方法简便易行并能迅速准确地得到结构可靠性稳健优化设计信息。     

附加自由阻尼结构系统的有限元分析和拓扑优化设计方法研究

给出了一种适用于车身等复杂附加阻尼结构系统的有限元建模和动态特性分析方法,包括附加自由阻尼薄壁结构和附加阻尼材料粘弹性特性的有限元建模方法以及附加阻尼结构动态特性的有限元分析方法。在此基础上,又以强迫振动响应最小为优化设计目标,给出了一个附加阻尼结构的拓扑优化设计方法,包括优化设计问题的列式和适用的求解算法。通过对一个简单薄壁构件和一个车身地板上的附加阻尼结构的拓扑优化设计,验证了提出的有限元分析和拓扑优化设计方法的有效性。     

车身结构中焊点布置的分区拓扑优化设计方法研究

焊点布置的设计对于车身结构的强度、刚度、NVH特性和耐撞性等都有重要影响。针对一种紧凑型两厢轿车,分别以车身结构的刚度和低频固有振动特性为设计目标,对车身结构中的焊点布置进行了优化设计。通过对优化设计结果的理论分析和工程评价,对相关的优化设计问题定义的有效性和优化设计方法的适用性进行了分析。基于相关分析结论和车身结构设计经验,提出了一种新的车身结构焊点布置的分区拓扑优化设计方法,通过将车身划分为多个功能设计区域,可以采用分级优化设计的方法综合考虑车身结构的刚度和动态特性、耐撞性以及强度等多方面的性能要求。通过对一个实际轿车车身结构中焊点布置的重新优化设计,验证了提出的优化设计方法的有效性,同时表明该车身的现有焊点布置方案已接近最优设计。     

基于离散共轭方法的高超声速导弹气动外形优化设计

开展了离散共轭方法在高超声速气动外形优化设计中的应用研究。构建了基于NURBS方法的几何外形参数化方法,完成了一种简单高效的动网格方法,建立了基于Euler方程的离散共轭方法,并将这些方法与优化算法等集成起来够构建了适合复杂外形的高超声速气动外形优化设计系统。利用该系统对一种导弹的前体进行了优化设计研究,使其升阻比提高了11.2%,优化后导弹前体形状接近双锥外形,说明双锥形前体有利于减小阻力。算例表明,离散共轭方法在高超声速气动外形优化设计中具有良好的应用前景。     

基于几何不确定性的翼型多目标稳健优化设计

提出在优化设计进程中引进基于各种不确定性波动的稳健优化设计思想, 进行多目标进化优 化算法与代理模型技术在稳健优化设计中的应用研究. 提供翼型确定性优化和稳健性优化实 例, 并对结果进行对比, 结果表明该稳健优化设计方法可以得到更有实际应用价值的翼型气 动外形.     

建筑结构框架梁的非线性规划解

针对钢筋混凝土框架梁, 将非线性优化设计问题转化为几何规划问题, 并导出了钢筋混凝土 框架梁截面优化设计的计算公式. 算例结果分析表明, 方法具有较好的实用价值.     

地震作用下高层钢结构MTMD控制参数取值及优化设计研究

本文对地震作用下结构－MTMD系统的动力特性及优化设计进行了探讨,通过数值分析研究了MTMD系统各设计参数间的关系,给出了MTMD系统最优参数取建设,提出了MTMD系统优化设计及结构－MTMD系统优化设计方法,最后,算例说明了本文方法的应用及MTMD对结构地震反应控制的有效性。     

优化设计中梁截面参数间函数关系的形状乘子法

提出了处理优化设计中梁截面参数间函数关系的形状乘子法。这种方法可以适用于各种复杂的梁截面，并且灵活地运用在含有梁截面的优化设计中。利用这种方法可以使含梁结构的优化更广泛地运用到工程实际问题中。     

基于神经网络的结构可靠性优化设计

结合随机摄动技术和随机模拟方法,提出了可靠性优化设计的一种数值逼近法,将服从任意分布的可靠性概率约束等价转化为确定型约束,可以迅速准确地获得优化设计结果。针对具有多失效模式的结构可靠性优化设计,提出了随机模拟-神经网络方法,模拟得到随机设计变量与系统可靠度之间的显性函数表达式,简化了计算过程,同时可以获得较高的计算精度,具有很好的工程实用价值。     

三轴转台框架的形状优化设计

本文叙述了三轴转台四种不同的布局型式。提出了用Ｂｅｚｉｅｒ曲线和Ｆｏｕｒｉｅｒ级数描述三轴转台框架的形状，将形状优化设计问题转换为可用参数优化设计方法求解的形式。建立了ＯＵＴ型三轴转台外框架结构的形状优化设计数学模型，然后给出了用增广乘子法对问题进行求解的步骤     

覆盖层地基上面板堆石坝区间优化设计

用区间分析方法研究覆盖层地基上面板堆石坝的断面优化设计，根据该坝型的结构特点和工作条件，提出了合适的优化设计数学模型，探讨了区间优化的求解方法。实例计算表明，方法的收敛性好，计算量小；所得到的设计方案经济合理，安合可靠。     

离散变量框架结构的可靠性优化

以框架结构系统的可靠性分析为基础,给出离散变量框架结构可靠性优化的相对差商方法及迭代格式,并用算例证明了该法的有效性及实用性。     

A new method for optimum design of parallel manipulator based on kinematics and dynamics

This paper presents a new method for the optimum design of parallel manipulators by taking both the kinematics and dynamic characteristics into account. The optimum design of a 3-DOF 4-RRR planar parallel manipulator with actuation redundancy is investigated to demonstrate the method. The kinematic performance indices such as the conditioning index, the velocity index, and workspace area are analyzed. Further, the dynamic dexterity, which is used to evaluate the dynamic characteristics, is investigated. The corresponding atlases are represented graphically in the established design space. Based on these atlases, the geometrical parameters without dimension are determined. Then the optimum dimensional parameters are achieved based on the optimum non-dimensional result. By using the method proposed in this paper, the designer can obtain the optimum result with respect to both kinematic performance indices and dynamic performance indices. Since the dynamic performance is considered in the process of optimum design by using the method proposed in this paper, it is expected to realize the high dynamics of parallel manipulators.     

钢筋砼圆形贮液池的优化设计

本文研究了钢筋砼圆形贮液池池壁的优化设计问题,文中用插值矩阵法作内力分析,以池壁造价为目标函数,依照设计规范要求,用复合形法求出使目标函数最小时的池壁厚度变化和配筋量。并编制了专用程序。与已有实例比较,本文结果的效益显著。     

能量函数在高拱坝动力优化设计中的应用

针对高地震区高拱坝的抗震设计 ,从高拱坝的动力平衡方程出发 ,导出了基于拱坝体型特征量的状态控制方程 ,提出了拱坝结构抗震动力优化设计的数学模型 ,建立了动力最优化的能量目标函数。应用于小湾拱坝的抗震设计中 ,动力优化方案相对于初始方案 ,在应力指标和大坝体积上均得到改善 ,体现了较好的安全性与经济性 ,表明在动力优化设计中应用能量目标函数对提高拱坝抗震能力有效可行 ,具有综合的“多目标”特征     

FUZZY RELIABILITY-BASED OPTIMUM DESIGN OF LAMINATED COMPOSITES

In conventional reliability-based optimum design of structures, the reliability is computed based on the probability assumption, and the design objective and constraint are considered as deterministic ones. In many cases, however, there exist some fuzzy factors in the design objective and constraint functions. In this paper, the fuzzy reliability and fuzzy constraint are introduced to establish the fuzzy reliability-based optimum model for laminated composites. The examples show that the method developed in this paper can give consideration to both the reliability demand and the economic aspect of a structure. Since the fuzzy reliability-based optimum design is a 'soft' design, the present results provide a new methodology for the effective evaluation of structural reliability and bring us an alternative optimum design idea.     

OPTIMUM DESIGN BASED ON RELIABILITY IN STOCHASTIC STRUCTURE SYSTEMS

IntroductionIn traditional optimum structural math model,the target function and the constraintfunction are all considered as the certain value.But it does not accord to the actual forcedenvironment condition and structural status.Thus the optimum results…     

Optimum design of composite laminates

A new procedure for the optimum layup design of composite laminates is described in this paper. In this method the global optimum search and local relaxing constraints are adequately combined together. The design variables are divided and applied in separate processes. A 16-node hybrid semi-Loof element model is used in the global structure analysis. The iterative complex method is adopted in the optimization. The method is suitable for the minimum weight design of a laminate subjected to the strength and stiffness constraints under multiple loading. The numerical results demonstrate the high efficiency and reliability of the present method.The project was supported by National Natural Science Foundation of China     

薄板优化设计的多阶段决策算子法

本文在研究应用多阶段决策算子方法求解弹性薄板结构优化的问题中,运用了有限元的分析方法,按多阶段决策分析的需要推导了位移约束条件的表达式及状态转换方程式,成功地解决了离散变量的弹性薄板结构优化设计的问题。文中编制了薄板优化设计的计算机程序,给出了在微机上作出的计算例题。     

基于等几何分析的结构优化设计研究进展

结构等几何分析是计算固体力学领域一种新兴的数值方法，致力于将CAD（计算机辅助设计）和CAE（计算机辅助工程）纳入到统一的数学表达框架。等几何分析紧密联系几何信息，采用相同的数学表达将几何精确建模、结构分析和设计过程结合，为结构优化设计提供了新的选择和机会。相比基于有限元的结构优化方法，等几何优化设计方法可在一定程度上提高结构优化的精度、效率和便利性。本文针对具有代表性的结构等几何优化设计，包括形状优化、尺寸优化和拓扑优化等问题，系统梳理和综述了主要的等几何优化方法及其在结构优化设计中的应用。比较分析和评述了结构等几何优化设计方法的算法特点及计算优势与劣势，探讨了基于等几何分析的结构优化研究的前沿问题，并展望了未来的发展方向，包括：基于复杂剪裁CAD几何的高效等几何分析与优化设计、基于实体几何构造的结构等几何分析和优化设计、等几何分析与其他力学分析方法结合的结构优化、基于等几何分析的壳体优化设计、基于等几何分析的材料和结构一体化优化设计以及考虑不确定性的结构等几何优化设计等。