多柔体系统动力学符号演算的研究

多柔体系统动力学涉及繁杂的数学运算,对系统动力学方程和系数矩阵进行手工推导是低效而不可靠的．采用数值化方法进行系统动力学分析将包括许多虚运算和重复计算,使得计算效率和精度受到了影响．同时对约束和外力的变化适应性较差．本文在通用计算机符号演算软件ＭＡＴＨＥＭＡＴＩＣＡ环境下,研究了多柔体系统动力学的计算机符号演算方法,提出将多柔体系统动力学建模和数值分析的问题在ＭＡＴＨＥＭＡＴＩＣＡ环境中一体化解决,并通过实践说明这一方法是可行的和有效的．     

结构动力优化设计述评与展望

结构动力优化设计是当前工程结构设计研究领域中的前沿性课题。文中着重从结构动力特性优化、结构动力响应设计、结构动力灵敏度分析和基于可靠性的结构动力优化设计等四个专题方面对结构动力优化设计研究的发展与现状进行了述评,并粗略地展望了结构动力优化研究未来的发展趋势。      

多工况下具有体系可靠性约束的桁架结构拓扑优化设计

建立了多工况下具有位移和体系可靠性约束的桁架结构拓扑优化设计数学模型。针对结构体系可靠性约束处理的困难,提出了一种通过可靠性分配和再分配的方法,将体系给定失效概率依据敏度信息分解为各杆失效概率之和,并利用可靠性安全系数和结构力学的基本关系,将诸位移和应力概率构束等价显示化为设计变量的显示红性常规约束形式,对于多约束则采用了紧约束处理,并用修正的单纯形法进行优化设计。算例表明了该方法的可行性和有效性     

桁架结构动力特性可靠性优化设计

对结构物理参数和几何尺寸同时具有随机性的桁架结构动力特性进行了分析,构建了以杆截面积为设计变量,结构重极小化为目标函数,满足基频和频率禁区可靠性约束的约束动力优化设计数学模型,并对其中关切频率的估定、两种频率约束的统一表示等予以讨论,利用复合形法求解,最后给出了两个算例。     

具有频率和振型概率约束的工程结构动力优化设计

对随机参数结构建立了具有频率、频率禁区和振型位置概率约束的结构动力优化设计数学模型;利用一次二阶矩法对概率约束进行了等价化处理,推导了频率、振型节点位置和可靠性指标对设计变量的灵敏度表达式;利用子空间迭代法和混合罚函数法求解,通过梁和板两个结构算例证明文中模型的合理性和求解方法的有效性。     

基于可视化的工程结构优化设计

提出并进行了基于科学可视化的工程结构优化设计,内容主要包括建模可视化与过程可视化两部分。建模可视化中论述了基于OLE自动化技术的对象可视化与优化模型可视化。优化过程可视化中,则讨论了跟踪可视化、驾驭可视化及模型特征可视化等内容。通过可视化、使优化建模过程与求解过程比过去变得透明、易于干预了,从而在一定程度上提高了优化效率与优化质量。作者研制与开发了相应的软件VBSOPTI．1并将其应用于几个典型例子,结果说明方法是可行的、有效的。     

基于可靠性的工程结构动力响应优化设计

在考虑结构物理参数和作用荷栽同时具有随机性的情况下,建立了具有动应力、动位移可靠性约束和设计变量上下限约束的工程结构优化设计数学模型;分别对结构动力响应的数字特征和基于可靠性的结构动力响应的灵敏度进行了推导.利用内罚函数法求解.算例表明文中构建的优化模型和提出的求解方法是合理与可行的.     

基于极大熵思想的杆系结构拓扑优化设计研究

基于极大熵原理，提出了一种新的杆系结构拓扑优化方法。通过引入应变能密度函数，将极大熵与拓扑优化建立了内在联系，从而将拓扑优化问题转化为寻求最佳应变能分布的问题。最后给出了几个典型算例，结果表明，结构的刚、强度可靠性随信息熵的增加而呈上升趋势。