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機械結構優化設計的導重法——理論、方法、程序與工程應用 版權信息
- ISBN：9787030701701
- 條形碼：9787030701701 ; 978-7-03-070170-1
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
機械結構優化設計的導重法——理論、方法、程序與工程應用 內容簡介
本書主要講述結構優化設計導重法的基本理論與基本方法、導重法理論與方法的拓展、導重法的敏度分析與尋優迭代計算技術、導重法的基本軟件與基本程序，以及導重法在各種天線結構與多種機械產品設計中的實際應用案例.本書理論與應用并重，并提供了包括導重法應用程序、輸入輸出文件與應用項目報告等的數字資源.本書適合電子機械、航空航天、土木建筑、機械工程、機電工程、工程機械與專用汽車等專業的科研人員和高校師生參考，也可作為相關企業技術人員研發的參考書.
機械結構優化設計的導重法——理論、方法、程序與工程應用 目錄
目錄
前言
**篇 結構優化設計的導重法
1 結構優化設計導重法基本理論與基本方法 3
§1.1 結構優化設計概述 3
1.1.1 結構優化設計概要 3
1.1.2 結構優化設計的數學模型與特點 3
1.1.3 結構優化設計方法概述 5
§1.2 結構優化設計極值理論的幾個關鍵問題 9
1.2.1 等式約束優化局部極值必要條件—拉格朗日條件的意義 10
1.2.2 不等式約束優化局部極值必要條件—庫恩-塔克條件的意義 12
1.2.3 *優解目標函數值對約束界靈敏度的表達及其數學證明 14
§1.3 虛功法及其缺陷 16
1.3.1 位移的虛功表達 17
1.3.2 單個位移約束結構優化的虛功準則 17
§1.4 結構構件尺寸優化的導重法 22
1.4.1 數學模型與極值條件 22
1.4.2 導重準則 23
1.4.3 迭代求解 25
§1.5 導重與導重準則的意義、合理性與迭代控制 27
1.5.1 導重的意義與重量不等式約束的控制 27
1.5.2 導重準則的意義與合理性 29
1.5.3 結構*優性指標 31
1.5.4 迭代控制 31
1.5.5 重量約束結構優化的導重法計算框圖 32
§1.6 關于虛功法與導重法的深入討論 33
1.6.1 概述 33
1.6.2 再論虛功法的缺陷 34
1.6.3 結構優化導重法與虛功法的關鍵差異 38
1.6.4 三桿與五桿桁架優化問題 38
1.6.5 不能考慮載荷對設計變量導數的虛功法也可求得*優解的條件 40
1.6.6 十桿桁架優化 41
2 結構優化設計導重法的拓展 43
§2.1 結構形狀優化的導重法 43
§2.2 結構拓撲優化的導重法 44
2.2.1 質量約束柔度*小化的連續體結構拓撲優化的數學模型 45
2.2.2 導重法求解 45
2.2.3 算例 46
§2.3 多性態約束結構優化的導重法 47
2.3.1 多性態約束結構優化的數學模型 47
2.3.2 極值條件 48
2.3.3 導重準則 48
2.3.4 庫恩-塔克乘子的求法 50
2.3.5 優化迭代控制與多性態約束導重法計算框圖 51
§2.4 多約束結構拓撲優化的導重法 52
2.4.1 多位移約束質量*小化連續體結構拓撲優化 52
2.4.2 多約束重量*小化桿系體結構拓撲優化 55
§2.5 方根包絡函數與結構特征應力 56
2.5.1 問題的提出 56
2.5.2 方根包絡函數 57
2.5.3 構件的等效應力 58
2.5.4 結構的特征應力 59
2.5.5 結構的特征位移與精度函數 60
§2.6 結構*輕化優化設計 61
2.6.1 結構多約束*輕化優化設計 61
2.6.2 結構單約束*輕化設計 63
2.6.3 各性態約束導重的計算 64
§2.7 導重法使目標改善約束滿足的機理 66
2.7.1 導重準則與導重的引導作用 67
2.7.2 導重法迭代式的引導作用 67
2.7.3 步長因子迭代式對目標改善和約束滿足的調控作用 67
第二篇 結構優化設計導重法的計算技術
3 結構優化敏度分析 71
§3.1 結構靜動力分析基本方程 71
3.1.1 概述 71
3.1.2 靜力分析方程 72
3.1.3 動力分析方程 73
§3.2 結構位移與構件應力的敏度分析 74
3.2.1 結構位移敏度分析 74
3.2.2 構件應力敏度分析 76
§3.3 剛度矩陣與載荷陣的敏度分析 77
3.3.1 桁架結構剛度矩陣與載荷陣對桿件截面積變量An的敏度 77
3.3.2 含梁單元結構剛度矩陣對尺寸變量的敏度 78
3.3.3 含梁單元結構質量矩陣對尺寸變量的敏度 81
3.3.4 板殼結構剛度矩陣對板厚變量的敏度 82
3.3.5 剛度矩陣對結構幾何形狀變量的敏度 83
3.3.6 長度與方向余弦對幾何變量的敏度 83
§3.4 結構基頻與振型的敏度分析 84
3.4.1 結構諧振頻率敏度分析 84
3.4.2 結構振型的敏度分析 85
§3.5 結構優化的差分敏度分析 88
3.5.1 工程結構優化中敏度分析的困難 88
3.5.2 差分敏度 89
3.5.3 差分敏度分析 89
3.5.4 利用結構分析商用軟件實現差分敏度分析計算 89
3.5.5 差分敏度分析的優缺點 90
4 非線性準則方程組求解的直接迭代步長因子法 91
§4.1 概述 91
4.1.1 結構優化求解的迭代格式與優化效率 91
4.1.2 結構優化準則法求解的兩類困難 91
4.1.3 求解結構優化準則方程組的直接迭代步長因子法 92
§4.2 求解單變量非線性方程的直接迭代步長因子法 93
§4.3 求解多變量非線性方程組直接迭代的收斂條件 97
§4.4 非線性準則方程組求解的直接迭代步長因子法 100
§4.5 步長因子取值范圍的復平面圖解 105
§4.6 迭代計算中步長因子的確定 107
4.6.1 關于步長因子理論探討的幾點結論 107
4.6.2 迭代計算中步長因子的確定 108
4.6.3 步長因子的自動選取 109
第三篇 結構優化導重法在天線結構優化設計中的應用與程序
5 結構優化導重法在天線結構優化設計中的應用 113
§5.1 天線結構設計 113
5.1.1 天線結構簡介 113
5.1.2 天線結構設計的特點 115
§5.2 天線結構反射面精度計算 116
5.2.1 光程差 116
5.2.2 表面點位移引起的對原設計面的半光程差 117
5.2.3 *佳吻合拋物面各點對原設計面相應點的半光程差 118
5.2.4 表面點位移對*佳吻合拋物面的半光程差 120
5.2.5 表面點位移對*佳吻合拋物面的加權半光程差均方根 120
5.2.6 表面點位移對*佳吻合拋物面加權半光程差的平方和及其矩陣表達 120
5.2.7 *佳吻合拋物面吻合參數的求解 121
5.2.8 其他形式的天線精度函數 123
§5.3 高精度天線結構近似保型優化設計 123
5.3.1 天線結構優化設計的結構模型 123
5.3.2 大型高精度天線結構優化設計的數學模型 123
§5.4 天線結構精度函數的導重計算 126
5.4.1 精度函數的導重通式 126
5.4.2 桁架桿截面積的導重 127
5.4.3 抗剪板厚度的導重 128
5.4.4 環高的導重 128
5.4.5 環半徑的導重 130
§5.5 天線結構近似保型優化設計算例 134
§5.6 一般天線結構多性態約束優化設計 138
5.6.1 數學模型與解法 138
5.6.2 大型高精度天線結構近似保型優化的對偶優化設計 139
5.6.3 各性態約束導重的計算 140
§5.7 天線結構多約束*輕化設計算例 140
§5.8 結語 145
6 天線結構分析與優化設計導重法程序 146
§6.1 天線結構靜動力分析中結構對稱性的利用 146
6.1.1 對稱結構變形位移特點 146
6.1.2 靜力分析中結構對稱性的利用 146
6.1.3 動力分析中結構對稱性的利用 148
§6.2 結構無約束平衡與定位約束 148
6.2.1 結構的靜定約束與靜不定約束 148
6.2.2 結構的無約束平衡 148
6.2.3 結構的承載約束與定位約束 149
6.2.4 結構定位約束的約束力與位移特點 150
§6.3 具有俯仰驅動的天線結構分析技術 152
6.3.1 天線俯仰小齒輪約束帶來的問題 152
6.3.2 天線結構的無約束平衡 153
6.3.3 具有俯仰驅動齒輪不對稱約束的天線結構可以只計算四分之一 153
6.3.4 不同類型載荷作用下天線結構反應的計算 155
§6.4 天線結構分析與優化序列程序OAS介紹 156
6.4.1 簡介 156
6.4.2 載荷模式 157
6.4.3 OAS系列程序介紹 158
第四篇 結構優化設計導重法在機械產品設計中的應用
7 機械產品結構分析與機械結構優化導重法程序 167
§7.1 機械產品結構分析技術 167
7.1.1 機械系統與機械系統分析 167
7.1.2 機械結構分析技術 167
7.1.3 對線性小變形假設的理解 170
7.1.4 組裝式機械結構分析 171
§7.2 以ANSYS為分析器導重法為優化器的機械結構優化程序開發 175
7.2.1 結構優化設計工程實用程序開發 175
7.2.2 工程結構優化設計通用數學模型的規范化處理 177
7.2.3 以ANSYS為分析器導重法為優化器的工程結構優化設計軟件研制 181
§7.3 采用結構優化導重法SOGA1軟件進行機械結構優化設計的數學模型 182
7.3.1 機械結構性能約束*輕化設計 182
7.3.2 機械結構重量約束性能*優化設計 183
7.3.3 SOGA1軟件數學模型的廣泛適用性 184
§7.4 結構優化導重法SOGA1軟件的核心程序 184
7.4.1 SOGA1軟件核心源程序SOGWM 184
7.4.2 SOGWM的輸入輸出文件 189
7.4.3 使用SOGWM程序的前提 190
§7.5 采用SOGA1軟件進行機械產品結構優化設計的操作 190
7.5.1 使用步驟 190
7.5.2 關鍵命令流 191
7.5.3 ANSYS的參數化語言APDL 193
8 結構優化導重法在機械產品設計中的應用 194
§8.1 雙模輪胎硫化機結構的有限元分析與優化設計 194
8.1.1 硫化機結構優化設計問題 194
8.1.2 橫梁初始結構的有限元分析 195
8.1.3 橫梁結構撓度*小化優化設計 196
8.1.4 橫梁結構重量*小化優化設計 199
8.1.5 結語 202
§8.2 散裝水泥車結構的有限元分析與優化設計 203
8.2.1 概述 203
8.2.2 初始結構的有限元分析 204
8.2.3 結構優化設計 207
8.2.4 結語 210
§8.3 裝載機前車架的載荷計算、結構有限元分析與優化設計 210
8.3.1 概述 210
8.3.2 車架載荷計算的等效結構法 211
8.3.3 優化前前車架結構有限元分析 215
8.3.4 前車架結構優化設計 218
8.3.5 優化后的車架結構有限元分析 220
8.3.6 結語 221
§8.4 后裝式壓縮垃圾車結構的載荷表達、有限元分析與優化設計 221
8.4.1 概述 221
8.4.2 壓縮垃圾載荷密度的數學表達 222
8.4.3 壓縮垃圾車優化前結構有限元分析 228
8.4.4 壓縮垃圾車結構優化設計 230
8.4.5 結論 234
§8
展開全部
機械結構優化設計的導重法——理論、方法、程序與工程應用 作者簡介
陳樹勛，1945年出生于西安市。工學博士，教授，博士生導師，計算結構力學專家，享受國務院特殊津貼專家。在哈爾濱工業大學獲博士學位，曾任職于北京航空航天大學宇航學院，從事空間飛行器設計教學與衛星總體優化設計研究，后作為高層次人才引進廣西大學機械工程學院工作。曾在美國加州大學伯克利分校和香港科技大學作不錯訪問學者，多次出國進行靠前合作研究、參加靠前學術會議與講學交流。從事工程結構的分析、綜合與優化設計的理論、方法與工程應用研究。創立結構優化設計導重法、按預定性能設計結構及天線結構嚴格保型設計技術、普遍型模糊規劃和結構多目標模糊優化理論與方法、結構系統全局協調優化理論與方法、互聯網環境下并行分布式工程結構系統的協同優化設計技術。主持過十多項國家自然科學基金、省級自然科學基金、航空科學基金、航天科學基金及有關空間飛行器優化等高科技理論研究以及大量工程應用項目。發表學術論文一百余篇，專著四部，獲得國家與省部級獎勵多項。
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