序言

正2021年9月22日是《计算力学学报》前任主编、中国科学院院士、大连理工大学程耿东教授八十华诞。程耿东院士长期致力于计算力学和结构优化研究,是国际著名结构优化专家,在结构优化领域做出了开创性的卓越贡献。程耿东院士关于实心弹性薄板优化正则化列式、拓扑优化奇异最优解等多项引领性和"里程碑式"工作,极大地推动了拓扑优化这一受到众多学科广泛重视的前沿领域的形成、发展和工业应用,在国际上产生了广泛影响,使得我国结构优化学科进入国际前列。     

人工智能在结构拓扑优化领域的现状与未来趋势

结构优化,特别是结构拓扑优化,受到学术界和工业界的广泛关注.通过发展不同的拓扑优化算法,实现了众多具有卓越力学、热学和声学等多学科性能的最优拓扑构型创新设计.然而传统的拓扑优化方法在处理大规模的拓扑优化问题的迭代过程中往往需要多次大规模有限元分析,面临巨大计算量的挑战.近年来,以机器学习为代表的人工智能方法的迅猛发展,...     

第十一届全国实验力学学术会议纪要

中国力学学会第十一届全国实验力学学术会议于2005年7月26至29日在大连理工大学召开。中国力学学会实验力学专业委员会委员邵龙潭教授主持了开幕式,大连理工大学校长程耿东院士到会祝贺并致词,专业委员会主任委员亢一澜教授致开幕词。本届会议由大连理工大学承办、中国航天科技     

李刚教授和程耿东院士共同撰写的论文获中国科协表彰

为进一步提高我国学术期刊质量,促进学术交流,激励广大科技人员不断创新,倡导和鼓励高水平的学术论文在国内学术期刊发表,中国科协对第四届中国科协期刊优秀学术论文予以了表彰。由大连理工大学工程力学系李刚教授和程耿东院士共同撰写并发表在《计算力学学报》2002年第2期上的论文《基于功能的结构体系目标可靠度优化决策》获得第四届中国科技期刊优秀学术论文奖。据悉,此届活动是经全国学会及其期刊编辑部推荐和作者自荐,经中国科协期刊优秀论文评审委员会专家评审,中国科协常委会学术与学会工作专门委员会审定,中国科协网站、科技导报社…     

郑哲敏先生逝世周年纪念专刊序

<正>2022年8月25日是我刊原主编郑哲敏先生逝世一周年.郑哲敏先生(图1)是我国著名力学家,中国科学院院士、中国工程院院士、美国国家工程院外籍院士, 2012年度国家最高科学技术奖获得者.他创立了爆炸力学学科及相关的研究领域;领导了材料力学、非线性力学、海洋工程力学等学科的建设和发展;倡导了计算力学、流固耦合、非常规能源、人工智能等领域的研究,为我国现代力学的发展做出了重大贡献.     

非线性连续体拓扑优化方法综述

连续体拓扑优化方法可以从力学本质上提升结构的性能, 为设计人员提供多样性的创新性设计, 近年来得到了快速发展. 该领域在线性问题上发展已经较为成熟, 已经成功应用到很多工程结构的高性能设计. 但实际工程中会涉及大量非线性问题, 如果将其近似为线性问题, 往往会产生较大误差, 甚至得到错误的结果, 可能会导致重大的工程安全事故. 在航空航天、机械工程、海洋工程、高速列车、建筑工程等重要工程领域需求驱动的背景下, 非线性连续体拓扑优化方法近年来取得了引人注目的进展. 本文系统地综述了涉及材料非线性、几何非线性和边界非线性三种类型的连续体拓扑优化方法, 并对现有典型方法进行讨论和评述. 最后, 指出了非线性连续体拓扑优化方法目前存在的困难(如数值分析精度差、计算效率低、局限于静力学领域等)以及未来的发展方向. (如大变形大应变问题、非线性动力学问题、大规模拓扑优化设计问题等). 本研究综述可为非线性连续体拓扑优化领域的初学者提供较为全面的知识梳理, 同时也为从事相关领域学者提供应有的帮助.      

第一届全国青年计算力学学术研讨会在大连工学院举行

由中国力学学会计算力学专业委员会主办的第一届全国青年计算力学研讨会于1986年7月24日至7月27日在大连工学院举行。参加会议的有来自全国25个省市89个单位的代表187人。中国力学学会计算力学专业委员会副主任傅子智副教授在开幕式上致了开幕词,大连工学院副院长程耿东教授、计算力学专业委员会主任钟万勰教授、大连工学院研究生院院长唐立民教授出席了开幕式并在会上作了重要讲话,中央人民广播电台、辽宁人民     

改进的遗传算法在连续体结构多目标拓扑优化中的应用

连续体结掏多目标拓扑优化是结构优化领域中的一个较难的研究课题.本文提出了一种改进的SPEA2多目标优化算法.该算法中采用数学形态学中的四方向链码的编码方式进行结构拓扑表达,使产生的拓扑结构清晰且无异议,完全消除了模糊的拓扑边界和棋盘格现象.提出了"质量向量"的概念,用以量化两个结构拓扑之间的相似性,从而使得不同结构拓扑之间的相似性比较成为可能.同时还将机器学习中的范例学习的思想融入到新算法中,利用前面的有限元分析结果对后来的结构分析进行指导,剔除了很多不必要的重复的计算,从而使算法的总计算量大幅度地减少.将新算法应用于悬臂和简支两类深梁的多目标拓扑优化,获得了高质量的Pareto最优解,且具有很好的分布.     

力学学科未来发展研讨会暨《力学学报》创刊60周年座谈会

<正>《力学学报》创刊于1957年2月,是力学学科中历史最为悠久的一本期刊.首任主编为钱学森.第二至第十任主编分别为郭永怀、郑哲敏、林同骥、黄克智、吴承康、王自强、杨卫、程耿东、郑泉水,现任主编为魏悦广.为庆祝《力学学报》创刊60周年,《力学学报》编委会决定于2017年6月16日在北京西郊宾馆召开"力学学科未来发展研讨会暨《力学学报》创刊60周年座谈会".     

金属增材制造若干关键力学问题研究进展

金属增材制造是一种兼顾复杂结构和高性能构件成形需求的颠覆性制造技术, 在航空、航天、交通、核电等领域具有广阔的应用前景和发展空间. 该技术大规模推广应用所面临的制造效率和控形保性挑战是一个涉及力学、光学、材料、机械、控制等多学科交叉的难题. 本文针对其中涉及的若干关键力学问题, 阐述了近年来国内外在面向金属增材制造的结构拓扑优化设计、制造过程数值模拟、成形材料与结构的缺陷表征和性能评价方面的研究进展, 并对金属增材制造的结构设计?制造模拟?性能评价的发展趋势进行了展望.      

颗粒材料计算力学专题序

颗粒材料广泛地存在于自然环境、工业生产和日常生活等诸多领域, 其受加载速率、约束条件等因素的影响具有复杂的力学行为. 颗粒材料常与流体介质、工程结构物耦合作用并共同组成复杂的颗粒系统, 并呈现出非连续性、非均质性的复杂力学特性. 目前, 离散元方法已成为解决不同工程领域颗粒材料问题的有力工具, 然而其在真实颗粒形态的构造、接触算法、颗粒与流体及工程结构的耦合模型、多介质和多尺度问题, 以及高性能大规模计算等方面仍面临着诸多亟待解决的问题.《力学学报》组织了“颗粒材料计算力学”专题的7篇综述或研究论文, 分别从研究进展、理论模型及工程应用方面反映了颗粒材料计算力学研究领域上的最新研究进展, 为颗粒材料计算力学交叉领域的研究提供参考.      

基于数据驱动的舵面结构优化设计

在航空航天领域,基于结构拓扑优化理论的轻量化设计需求逐步增加;而一些高端装备的空气舵通常服役于严酷的热力耦合环境中,对其进行高效地轻量化设计兼具挑战和重要意义.对于给定的载荷,薄壁结构的刚度特性可以通过增加肋或加强筋而得到显著增强,这与空气舵结构的设计需求高度一致.然而,传统隐式拓扑优化框架下的加筋设计存在设计变量数目多、计算效率较低、不易保证筋条几何特征以及不便直接将优化设计结果导入CAD系统等问题.本研究采用了全新的显式拓扑优化方法-移动可变形组件法(MMC),并结合数据驱动对具有异形封闭几何特征的空气舵进行高效加筋设计.该方法直接对筋条骨架的几何信息进行优化,具有设计变量少、计算效率高、优化结果可与CAD软件无缝衔接等优势,从而解决了采用隐式拓扑优化方法及后续模型重构、参数优化等冗余步骤所面临的优化周期长、对设计人员经验依赖性强等问题.进一步,建立了加筋布局与关键力学性质映射的人工神经网络模型;将其作为代理模型进行优化可极为高效地得到高质量的初始设计,从而显著提升了舵面结构优化设计的效率.文章设计框架融合了结构拓扑优化算法与人工神经网络技术,可以推广应用于其他高端装备的智能设计.     

结构拓扑优化研究方法综述

结构拓扑优化研究方法目前有解析方法和数值方法两大类.首先介绍了解析方法中的 Michell理论,它在结构拓扑优化领域研究较早,影响最为深远.随后着重讨论了杆系和连 续体结构拓扑优化的数值方法.杆系结构常采用基结构方法,通过删除部分杆件达到结构 拓扑优化的目的.连续体结构一般要划分为有限单元,通过删除单元形成带孔的连续体, 以实现拓扑优化.介绍了连续体结构拓扑优化常采用的材料模型:各向同性、各向异性和 带微结构材料.并对连续体结构(0-1)拓扑优化中的数值计算不稳定问题的机理进行了分 析,给出了解决方法.此外,对应力约束问题存在解的奇异性现象也作了简要介绍.最后, 对数值方法中的主要数学求解方法进行了简单介绍.     

强度与振动教育部重点实验室近期研究工作进展

1 实验室概况 本实验室于1985年由原国家计委投资建设,主要支撑学科为力学,其中:固体力学为首批博士点、首批国家重点学科.实验室主任和学术委员会主任分别由王铁军教授和杜善义院士担任.实验室总体定位是面向国家重大需求和国际学科前沿,开展应用基础研究.重点研究重大装备、国家安全、交叉边缘及其它领域中的关键力学问题,强调理论、方法与技术创新.主要研究方向为:(1)固体变形与强度理论;(2)复杂系统动力学与振动控制;(3)超轻多功能结构及多场耦合;(4)结构安全与监检测.     

忆甲子峥嵘 谋未来发展——写在《力学学报》创刊60周年

正今年是《力学学报》创刊60周年.1957年以我国近代力学和航天事业奠基人钱学森先生为首的一批科学家创办了《力学学报》.由于历史原因,《力学学报》于1960年停刊,1962年复刊,1966年再停刊,1974年再复刊,1977年10月请时任中国科学院院长的郭沫若先生题写了《力学学报》刊名.60年来,《力学学报》在历任主编钱学森、郭永怀、郑哲敏、林同骥、黄克智、吴承康、王自强、杨卫、程耿东、郑泉水和现任主编魏悦广的领导下,在各届编委和编辑部同仁的共同努力下,在广大作者的支持下,《力学     

结构拓扑优化的一些基本概念和研究方法

介绍了结构拓扑优化研究领域的一些基本概念和主要问题。分析了拓扑优化结构的类桁架性质以及离散化性质,给出了几个作为标准算例的典型解析解答。简述了各种结构拓扑优化数值方法的优化策略和特点。解释了连续体结构拓扑优化数值方法中普遍存在的单元依赖性、奇异性、棋盘格等数值计算不稳定问题现象。介绍了准则法、序列规划方法和启发式算法等各种数学优化求解方法的基本原理。使初学者初步建立结构拓扑优化相关基本概念。     

基于功能度量法的桁架结构非概率可靠性拓扑优化方法研究

在结构优化中,拓扑优化相比于尺寸优化和形状优化,设计空间更加广泛,因而能够取得更大的效益.近年来,结构拓扑优化逐渐成为人们研究的热点和难点.随着科学技术的发展,工程结构越来越复杂,材料本身和外部环境的不确定性影响加剧,因此在拓扑优化中需要考虑不确定性的影响.本文研究了桁架结构的非概率可靠性拓扑优化问题,用区间模型来量化...     

平面桁架结构拓扑优化方法研究

利用满应力设计准则法(FSD)对桁架结构截面优化的优势,将其引入基于形状语法规则的结构拓扑模拟退火优化算法(STSA)的随机搜索过程,探索两者的结合方式,形成了基于力学原理的优化算法和随机搜索数学优化方法相结合的杂交算法.受应力和欧拉屈曲约束的平面桁架结构拓扑优化算例表明:根据形状语法规则(尺寸、形状和拓扑规则)的"最有效规则选择"原理,当迭代步内所统计的尺寸规则最有效则结构趋于稳定,此时可引入FSD使结构趋于满应力状态,从而使数学随机搜索得到的结构更加符合力学受力原理,所形成的杂交算法使STSA的寻优搜索过程更为稳定,并改善了STSA搜索效率和最优解.     

"祝贺郑哲敏先生八十华诞应用力学学术报告会"召开

2004年10月2日是郑哲敏先生八十华诞．中国科学院力学研究所于2004年9月29日举行了“祝贺郑哲敏先生八十华诞应用力学学术报告会”，向郑哲敏先生表示热烈祝贺，并通过报告会，弘扬郑哲敏先生倡导的学术思想和治学精神．包括美籍华人学朱家鲲先生在内的200余位中外学出席了会议．郑哲敏先生从事科学研究近60年，长期从事固体力学研究，开拓和发展了我国的爆炸力学事业．他擅长运用力学理论解决工程实际问题，提出了流体弹塑性体模型和理论，并在爆炸加工、岩土爆破、核爆炸效应、穿甲破甲、材料动态破坏、瓦斯突出等方面取得了重要成果．他倡导海洋工程力学、材料力学性能、环境灾害力学的研究，创建了中国科学院力学研究所非线性连续介质力学实验室，为推动我国力学事业的发展做出了贡献，先后当选为中科院院士、中国工程院院士和美国国家工程科学院外籍院士。     

SOME FUNDAMENTAL CONCEPTS AND RESEARCH METHOD OF STRUCTURAL TOPOLOGY OPTIMIZATION

介绍了结构拓扑优化研究领域的一些基本概念和主要问题。分析了拓扑优化结构的类桁架性质以及离散化性质,给出了几个作为标准 算例的典型解析解答。简述了各种结构拓扑优化数值方法的优化策略和特点。解释了连续体结构拓扑优化数值方法中普遍存在的单元依 赖性、奇异性、棋盘格等数值计算不稳定问题现象。介绍了准则法、序列规划方法和启发式算法等各种数学优化求解方法的基本原理。使 初学者初步建立结构拓扑优化相关基本概念。