板壳结构满应力设计及在MSC/Nastran软件上的实现

根据满应力准则和板壳结构的应力与内力的关系,推导了求解板壳结构满应力设计的迭代关系式。采用无量纲设计变量实现变量连接,一个设计变量可以控制多个不同厚度的单元,扩大了程序的适用范围。在MSC/Nastran软件的基础上开发了适用于多工况、多变量的板壳满应力优化程序。利用Nastran的开放性,借助Pat-ran提供的PCL(Patran Command Language)开发环境,程序完全和Patran及Nastran融为一体。首先在Patran中建立有限元模型,利用Nastran进行有限元分析,按照满应力准则对设计变量调整,然后再次利用Nastran进行分析,这样反复迭代直到结构重量收敛。数值算例表明算法的可靠性、精确性和高效性,程序能够满足工程实际需要。     

工程结构优化的序列二次规划

用序列二次规划可以高效率地解决许多工程结构的优化问题。一类问题将原来的非线性规划用力学处理和Taylor展开化为一系列二次规划问题,在目标函数可分离的情况下,通过Kuhn-Tucker条件进一步化为以Lagrange乘子为变量的准无约束的二次规划;在目标函数不可分离情况下,则直接求解原变量的近似二次规划,经过序列迭代,可以求解工程结构的静、动力优化问题。另一类问题是将原问题化为正多项式的几何规划,再将其对偶问题化为二次规划,序列迭代求解之,可以求解目标函数、约束函数非线性程度高的工程问题,对按设计规范公式进行设计的一类问题尤为有效。     

应力和位移约束下的板壳结构截面优化

将准则法和数学规划法相结合，根据满应力准则将应力约束化为动态下限，借助单位虚载荷法将位移约束转化为设计变量的近似显函数，建立了满足应力和位移约束的优化模型. 为了解决多变量的大型优化问题，根据对偶理论将上千设计变量的优化模型转化为几个变量的对偶模型，并通过二次规划求解. 以MSC/Nastran软件为结构分析的求解器，借助MSC/Patran软件为开发平台，完成了板壳结构截面优化程序. 程序完全和Patran及Nastran融为一体，在Patran中建立模型，利用Nastran分析计算，根据优化结果对设计变量调整，再用Nastran进行结构重分析，反复迭代直到结构重量收敛. 算例表明程序的合理性和有效性，能够满足工程设计的需要.     

基于响应面方法的结构碰撞优化

应用响应面方法可将结构响应表达为设计变量的显式形式．为拟合响应面，基于中心复合设计和单纯形设计简化出了中心对称和拟单纯形设计，其既可以保证约束近似精度，同时降低计算量．针对常见优化问题，使用响应面方法将其构造为线性或者非线性约束优化模型，并应用Matlab优化工具箱求解．方管碰撞优化数值算例表明文中提出的试验设计方法及优化模型有较好的求解效率和精度．     

几何规划原算法对含多变参数梁单元结构优化设计的统一处理

对于含空间梁单元的复杂结构,给出了同单参数模型不同统一处理途径:采用Duffin缩并公式形成截面多变参数与截面力学量的函数关系,运用分部与整体两级优化策略,并使用几何规划原算法的统一解法。数值算例表明本文方法的有效性。     

抽油杆和油管材料在油田污水介质中的摩擦磨损性能研究

以油田污水作为润滑介质，利用MG-200型高速高温摩擦磨损试验机考察了45“钢抽油杆同表面喷焊不同厚度耐磨涂层的J55油管配副时的摩擦磨损性能，采用扫描电子显微镜观察了抽油杆试样磨损表面形貌．结果表明，在油管试样表面引入适当厚度的喷焊耐磨涂层可以显著提高摩擦副的耐磨性能，并在一定程度上降低摩擦系数，从而有利于减小抽油杆同油管之间的摩擦力，提高抽油杆和油管的使用寿命；45“钢抽油杆试样同J55油管试样配副时主要发生粘着磨损，而同表面涂覆耐磨涂层的J55油管试样配副时粘着磨损明显减轻；J55油管试样在常温和60℃下的磨损率相近，而45“钢抽油杆试样在60℃下的磨损率稍大，这可能是由于60℃下粘着磨损有所加剧并发生轻微腐蚀磨损所致．当耐磨涂层过厚时，其减摩抗磨作用显著减弱，故应当适当控制油管表面耐磨涂层的厚度，以充分发挥其减摩抗磨作用。     

斜井单螺杆抽油泵柱和扶正器间距的最优设计

在对斜井中单螺杆抽油杆柱进行受力分析的基础上建立了适合于斜、直井的一般力学模型 ,在四个约束条件下同时考虑可靠性最大和扶正器数目最少两个优化目标 ,对斜、直井中单螺杆泵系统的杆柱的杆径和扶正器合理间距进行优化设计。四个约束条件分别为 :1 .组合变形的最大剪应力强度 ;2 .疲劳强度 ;3.最大挠度 ;4 .井眼曲线的尺寸。根据分层优化的方法 ,分解为两个层次优化 ,第一个层次给定杆径以杆长为设计变量 ,扶正器数目最小为目标 ;第二个层次以杆径为设计变量 ,可靠性最大为目标 ;借助动态规划的思想 ,由井深最大的设计井段向上逐段求解。并编制了优化设计程序 ,在文中给出了优化设计的计算实例     

非线性规划的序列单纯形解法及其应用

本文提出的非线性规划的序列单纯形解法SST克服了序列线性规划SLP解法和序列二次规划SQP解法的不足,它的特点是:①每做一次约束近似对应进行多次目标一阶近似下的线性规划求解,②把每次线性规划的最优点作为下次线性规划的初始基本可行解:③相邻两次线性规划之间进行一维搜索。为实现上述算法,对单纯形法进行了改造,并以二次规划为例,编制了SST方法的程序,较之Lemke算法,该法的矩阵存储量小,迭代次数少。该方法的优点是:(1)处理非线性规划问题较之SQP方法计算量小,而接近SLP的计算量;(2)避免了SLP方法有时迭代振荡的弱点,收敛稳定。     

DDDU-2結构优化程序系统的工程应用概况

DDDU结构优化程序系统是1980年7月研制出来的。DDDU-2程序系统是在对该系统维护与加强的基础上于1982年4月完成,现在已经发展为多种版本,适用于不同的工程实际需要。 本系统配有轴力杆单元、正交各向异性等应变三角元、对称平面剪切单元和空间梁单元。杆膜单元分别以面积和厚度为设计变量,梁单元以截面惯性矩为设计变量,通过主设计     

A method of adjusting bar-length of statically indeterminate truss for increasing its load capacity

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＷｈｅｎａｓｔａｔｉｃａｌｌｙｉｎｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｅｔｒｕｓｓｈａｓａｌｏｗｅｒｌｏａｄｃａｐａｃｉｔｙｏｗｉｎｇｔｏｔｈｅｔｒｅｍｅｎｄｏｕｓｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｏｆｉｎｔｅｒｎａｌｆｏｒｃｅｓｏｆｂａｒｓ,ｉｔｄｏｅｓｎ’ｔｌａｙｉｎｇｏｏｄｗｏｒｋｉｎｇｓｔａｔｅ.Ｔｏｉｎｃｒｅａｓｅｔｈｅｃａｐａｃｉｔｙ ,ｃｒｏｓｓ＿ｓｅｃｔｉｏｎａｌａｒｅａｓｏｆｅｌｅｍｅｎｔｓａｒｅｏｐｔｉｍｉｚｅｄｂｙｔｈｅｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇｍｅｔｈｏｄａｎｄｔｈｅｃｒｉｔｅｒｉｏｎ…