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内容介绍
《离散变量网壳结构优化设计》在介绍国内外网壳结构的发展与现状、结构优化设计的发展与现状的基础上,概述了离散变量网壳结构优化设计方法和工程中常用的几种优化设计方法。可作为网壳结构优化设计研究和离散变量优化设计方法研究的参考书,也可作为高等院校相关专业高年级本科生和研究生的教材。
科技名词定义中文名称:结构优化设计;定义:工程结构在满足约束条件下按目标求出最优方案的设计方法;应用学科:水利科技(一级学科);工程力学、工程结构、建筑材料(二级学科);工程结构(水利)(三级学科);...
结构优化设计是结构咨询单位对原设计进行评价改进,重新计算,核算配筋,寻找最优答案。我在杭州沃土建筑咨询有限公司上班,主要就是做结构优化设计
汽车加油站,加油箱处上面的屋顶就是网架结构(多为平面或单(双)斜面),如果这种屋顶成半圆形(如鸡蛋壳状)就是网壳结构。 位移比:主要控制结构的平面规则性,以免形成扭转。 1、“楼层位移比” 1)定义―...
大跨度网壳结构优化设计研究
大跨度网壳结构优化设计研究——大跨度网壳结构应用广泛,将复形法和满应力法引入大跨度三圆弧面网壳结构的优化设计中,建立了网壳结构用钢量最低为目标函数,以网壳结构的上弦杆长、网壳厚度、结点个数为形状设计变量,以杆件截面面积为尺寸设计变量,以强度稳...
拉索网壳结构优化设计的快速方法
拉索网壳结构优化设计的快速方法——探讨了以预应力和截面尺寸为设计变量的拉索网壳结构优化设计问题。建立了拉索网壳结构提高承载力的线性规划模型,提出了拉索铡壳结构优化设计的序列线性规划法,优化方法采用单纯型法和准则法。算例表明该方法具有较好的计算...
STRAN所集成的从概念设计的拓扑优化到详细设计的形状和尺寸优化的统一环境, 为产品设计提供了完整的优化设计功能。
(1). 设计灵敏度分析
设计灵敏度分析是优化设计的重要一环, 可成倍地提高优化效率。 这一过程通常可计算出结 构响应值对于各设计变量的导数, 以确定设计变化过程中对结构响应最敏感的部分, 帮助设计工 程师获得其最关心的灵敏度系数和最佳的设计参数。 灵敏度响应量可以是位移、 速度、 加速度、 应力、 应变、 特征值、 屈曲载荷因子、 声压、 频率 等, 也可以是各响应量的混合。 设计变量可取任何单元的属性如厚度、形状尺寸、面积、二次惯性矩或节点坐标等。 在灵敏度分析的基础上, 设计优化可以快速地给出最优的设计变量值。
STRAN V70中增加的新功能, 采用共轭灵敏度分析代替直接的灵敏度分析, 使解决 诸如几十万个以上自由度, 几百个参与频率, 并考虑上百个设计变量的多种工况组合的动力响应优化成为现实。
(2). 设计优化分析
设计优化分析允许不限数量的设计变量和用户自定义的目标函数、约束和响应方程, 除了 输入大家所熟知的"分析模型"之外,还需要输入"设计模型"。设计模型是一个用设计变量和结构响 应值以数学方式来描述的一个优化问题不仅与分析模型有关, 并且也与这个分析模型的结构响 应有关。先依用户提供的初始设计开始进行结构分析,获得结构响应 (如应力、 位移、 固有频率等)后, 确定设计变量对结构响应的灵敏度,这些灵敏度数据被送入一个数值优化求解过程以得到一 个改进了的设计。 在这个新设计的基础上, 修改分析模型开始一个新的迭代优化循环过程直到满 足优化设计要求。 STRAN V70中设计优化分析允许无用的工况, 使优化过程效率更改。
STRAN的优化功能几经重大改进并实现了形状优化, 成为强大的多物理过程的优 化工具。 优化涉及多种分析类型如: 静力优化、 特征值优化、 屈曲优化、 直接/模态频率优化、气弹和颤振优化、 声学(噪声)优化、 超单元优化分析等。 除此之外, 用户还可根据自己的设计要求和优化目标, 在软件中方便地写入自编的公式或程序进行优化设计。
(3).拓扑优化分析
拓扑优化是与参数化形状优化或尺寸优化不同的非参数化形状优化方法。在产品概念设计阶段, 为结构拓扑形状或几何轮廓提供初始建议的设计方案。STRAN现有的拓扑优化能够完成静力和正则模态分析。拓扑优化采用Homogenizaion 方法, 以孔尺寸和单元方向为设计变量, 在满足结构设计区域的剩余体积(质量)比的约束条件下,对静力分析满足最小平均柔度或最大平均刚度, 在模态分析中, 满足最大基本特征值或指定模态与计算模态的最小差。目前的拓扑优化设计单元为一阶壳元和实体单元。集成在STRAN中的拓扑优化, 通过特殊的DMAP工具,建立了新的拓扑优化求解序列。在MSC.PATRAN中专门的拓扑优化preference, 支持拓扑优化建模和结果后处理。
利用STRAN高级单元技术和静力分析, 模态分析的有效解法, 可以非常有效地求解大规模的拓扑优化模型。(另需MSC的Optishape或Construct软件)
本课题利用欧氏空间曲线在单相机多视图或多相机多视图中的投影,采用离散微分几何不变量研究重建空间曲线的理论和算法。该空间曲线无伸展性,但可以是柔性的;曲线可以是光滑的(正则曲线),也可以是粗糙的(存在多奇点)。我们将研究曲线在三维射影空间和欧氏空间的离散描述方法和参数表示,研究曲线在三维射影空间的离散重建,进而研究欧氏空间曲线离散微分几何不变量在射影空间的变化性质,利用曲线存在的离散微分几何不变量完成曲线在欧氏空间的三维重建。 2100433B
是一组在设计过程中为产生一个优化设计可不断改变的参数。STRAN中的 设计变量包含形状和尺寸两大部分。 形状设计变量(如边长、半径等)直接与几何形状有关, 在设计 过程中可改变结构的外形尺寸;尺寸设计变量(如板厚、 凸缘、 腹板等)则一般不与几何形状直接发 生关系, 也不影响结构的外形尺寸。 设计优化意味着有在满足约束的前提下产生最佳设计的可能 性。 STRAN拥有强大、高效的设计优化能力, 其优化过程由设计灵敏度分析及优化两大 部分组成,可对静力、模态、屈曲、瞬态响应、频率响应、气动弹性和颤振分析进行优化。 有效的优化算法允许在大模型中存在上百个设计变量和响应,特点如下:
设计变量连接: 多个设计变量可链接与一起
近似方法:提供三种方法
强大的优化算法: 提供三种方法
约束的删除和重新安排: 只有临界约束被保留
重启动:优化分析可从一个完整的周期开始而且继续下去
可调整的收敛精度和改变极限: 为了更快收敛
希疏矩阵求解器: 速度快,所需磁盘空间小
共轭敏度分析
模态跟踪
除了具有这种用于结构优化和零部件详细设计过程的形状和尺寸优化设计的能力外, MSC. NASTRAN的70.5版又集成了适于产品概念设计阶段的拓扑优化功能,以最小平均柔度或指定阶数的最大特征频率、计算频率与指定频率的最小频率差为目标函数, 在一定体积约束下, 寻找最优的孔洞尺寸和壳体或实体单元的方向厚度, 可用于静力和模态分析的拓扑形状优化。