基于概率的工程结构动力特性优化设计

首先对结构材料物理参数为随机变量时 ,结构刚度和质量矩阵的建立以及结构特征值随机变量的数字特征进行了推导。在此基础上 ,构造了具有频率或频率禁区可靠性约束的工程结构动力优化数学模型 ,并对其中关切频率的估定 ,两种频率约束的统一表示等进行了讨论。优化求解采用子空间迭代和复合形方法。最后通过桁架和梁结构两个算例 ,说明文中模型和方法的正确与可行。     

工程结构优化设计

从结构工程的角度，介绍了结构优化设计与传统设计的异同点；概述了结构优化设计的数学模型的一般描述形式，简述了设计的数学求解方法；重点通过几个工程实例，比较详细地给出了相应工程结构优化设计模型的建立过程，并给出了优化结果。     

基于实验设计法的工程结构优化设计

基于实验设计法,提出了一种新的工程结构优化设计方法,这种方法将设计变量的水平值配列于正关表中,按正交表的参数组合条件进行结构解析,通过对设计变量对于目标函数值的方差分析和F检验,改变设计变量的水平值,进而通过迭代计算使设计变量趋地最优解,本文以杵架结构为计算例,验证了本方法的全局收敛性和优化精度,由于无需构建目标函数和约束函数以及微分计算,此方法具有简单而又适应广泛的优点。     

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。     

基于概率极限状态的结构优化设计

本文旨在建立一个有各类不确定性因素存在的结构优化设计的合理数学模型，使其既能纳入结构可靠性分析领域的最新研究成果又便于实际工程应用。该模型以极限状态设计方法为基础，对材料性质和结构荷载固有的统计不确定性用“水准２”的可靠性分析方法处理，而对模型理想化，近似结构分析以及设计与施工阶段产生的非统计性质的为确定性通过模糊集运算处理，该模型保持了现行建筑结构设计规范和日常设计习惯的一致性，也保持了与确定性     

基于非概率模型的结构可靠性优化设计

结构设计受控于诸多因素的不确定性。基于可靠性方法的优化设计是结构设计的合理途径。不确定结构的可靠性优化设计，通常是用概率模型求解。但概率模型的应用是以有足够的数据信息为基础的。且结构的概率可靠性优化设计通常计算量很大，设计效率低。本文基于不确定性的凸集模型描述，提出了一种不同的基于非概率可靠性的结构优化设计模型。它只需知道不定参量的界限，而不要求其分布型式。可显著降低可靠性优化的计算工作量。且由于对初始数据的要求低，具有较强的适用性。实例计算表明文中方法是实用和有效的。     

汽车车架结构参数的优化设计

本文采用有限元和优化设计相结合的，恰当地解决了通用约束的非线性规划问题。通过对汽车车架结构特点的分析，提出了车架结构参数优化的数学模型，讨论了车架的各种约束条件，并采用混合罚函数法对实例进行了优化设计。     

薄板结构的边界元优化设计

完成了一种用边界元法对弹性薄板结构进行优化设计的计算机分析及彩色绘图系统.本文论述了平板弯曲问题的边界元法及其优化设计.系统采用本文作者提出的三方程协调方案,并精确计算分布荷载的域内积分.本文完成了多个平板弯曲问题的边界元分析算例及板结构边界元优化设计的工程算例.结果表明,本系统方法先进、结果精确可靠,具有十分明显的工程实用价值.     

拉索预应力空间网格结构的优化设计

本文讨论了以结构自重为目标函数,以拉索张力和杆件截面尺寸为设计变量,考虑应力和位移约束的拉索预应力空间结构的优化设计问题,建立了该结构优化设计的数学模型。提出了解决该优化问题的二级优化算法。从本文的两个算例可以看出,二级优化算法有较好的计算效率和收敛性,便于工程应用。     

基于可靠度和功能的框架—剪力墙结构抗震优化设计

作为结构抗震设计的发展方向,近年来基于功能的结构抗震设计思想引起了地震工程界的广泛重视,并取得了迅速发展,其基本思想就是在充分考虑结构抗震设计中的不确定性的情况下,采用基于“投资－效益”准则和强调结构“个性”的设计,本文讨论了基于可靠度和功能的结构抗震优化设计思想,建立了钢筋混凝土呆－剪力墙结构 抗震优化设计模型,给出了结构可靠度的近似计算方法,最后计算了钢筋混凝土框架－剪力墙的算例。     

Multiobjective fuzzy optimum design of antenna structures

On the basis of the recently proposed general fuzzy optimization [1–2], this paper investigates the multiobjective fuzzy optimum design of antenna structures, in which the weight objective, precision objective, lowest frequency objective and safety degree objective are included. This is a successful application of fuzzy optimization to large engineering structures.     

基于区间模型的结构非概率稳健优化设计

采用区间模型描述不确定参数,在考虑传统约束条件基础上,增加了可靠性指标作为约束条件,研究结构的稳健性优化设计.从非概率可靠性指标的几何意义出发,寻找非概率可靠性指标目标值与不确定参数的波动范围的关系,将非概率的稳健优化设计转化为两层优化模型.对于非线性功能函数,内层优化根据非概率可靠性指标的波动范围最小化功能函数,从而避免了内层优化直接计算非概率可靠性指标难的问题.对于线性功能函数,不确定性参数可以表示为非概率可靠性指标目标值的显示表达式,两层稳健优化转化为确定性的单层优化.该方法优化描述明确清晰,计算公式简便,计算效率高.算例验证了本文所提方法的可行性和正确性.     

油井套管结构的最小成本设计

油井套管的最小成本设计是工程中关心的问题,本文提出了Fibonacci搜索法与相对差商法相结合的套管截面尺寸参数和扶正器布局问题的混合整数-离散变量优化方法,解决了多工况、多约束下套管结构的优化问题,已应用于工程实际。     

有限元应力场可视化的一种新方法

提出一种画二维和主等参单元彩色云图的新方法。首先，根据单元覆盖象素的数量在正方形母元上均匀布置足够数量的点。第二，用单元的结点坐标、结点应力以及等参扦值函数，插值计算这些点的总体坐标及应力。第三，根据预先设立的颜色与应力之间的函数关系，求出每个点对应的象素的颜色。最后，逐个把单元覆盖的象素设置为求出的颜色。与消陷技术以及画家算法结合起来，这种方法可以清晰画出三维应力场的云图。实例表明，本文方法简单、准确，易于实现。     

板壳结构选型优化设计

提出了最佳结构型式概念;证明了结构存在最佳结构型式的充要条件;建立了启发式算法;实例计算证明,选型优化不仅可巧妙地融合形状、拓扑、布局优化的优点,而且计算省、结果可靠。     

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。     

On optimum design of structures and materials

A survey of problems of optimum design of structures and materials is presented with the main emphasis on fundamental aspects and on current methods and capabilities for topology and shape optimization.The methods are selected from conditions of versatility and suitability for integration into an engineering design optimization system which realizes the design process as an iterative solution procedure of a multicriterion optimization problem based on the concept of integration of finite element analysis, sensitivity analysis, and optimization by mathematical programming.A picture of current possibilities and the present status of the field is given through a number of examples.General invited lecture presented at the 12th Italian Congress on Theoretical and Applied Mechanics AIMETA '95, Naples, 3–6 October 1995.     

一种新型后装式垃圾车结构优化设计

首先对后装式压缩垃圾车的车厢截面形状进行优化,设计出一种具有椭圆截面车厢的新型后装式垃圾车.给出椭圆截面车厢的自重、惯性、压缩、挤入、推出等压缩垃圾载荷的数学表达.而后对车厢与填科器结构进行多种危险工况的有限元分析,采用导重法对结构构件尺寸进行优化设计,在保证结构应力小于许用应力的前提下,本新型椭圆截面后装武垃圾车结构质量比原来的矩形截面压缩垃圾车减少了33.5%,是同类后装武压缩垃圾车中的最轻者.     

基于三线性分灾模型的结构多目标抗震优化设计

基于分灾抗震设计概念,发展了基于三线性分灾模型的结构多目标优化设计方法。以防屈曲支撑为分灾构件的框架结构为例,针对分灾构件设计参数,采用多目标遗传算法进行分灾结构多目标优化设计。最终得到了分灾框架结构分灾构件用量和层间位移角等重要特性的多目标优化关系,并进行了相关讨论。结果表明,结构多目标分灾优化模型可以综合考虑结构造价和抗震性能等,并可以根据目标偏好有效地满足设计需求;分灾构件对抗震性能的作用随着震级增大而增强,使用分灾构件的结构能够更好地抵御强震的作用。