一、二杆桁架的优化设计（论文文献综述）
陈雪乾[1]（2021）在《考虑位移与接触力响应的结构碰撞优化与软件开发》文中指出碰撞安全性是车辆整车性能的重要指标,车辆的抗撞性对于乘员安全意义重大,考虑碰撞安全的轻量化设计具有重要意义。其中,位移与接触力响应是抗撞性设计的两个关键指标。然而,碰撞问题包含几何非线性、材料非线性与接触非线性特性,并且是动力学时域问题,因此结构灵敏度信息计算量太大,以致无法应用传统的基于梯度的结构优化方法。近年来,等效静态载荷法已被证明是求解碰撞优化问题的有效方法。该方法可以将动态非线性的碰撞工况,转化为线性静态工况,从而可以利用成熟的优化技术,对此静态工况下的结构进行优化。但该方法仅能优化位移响应,无法考虑接触力响应。因此,本文提出了其对偶方法——等效静态位移法,用于求解接触力优化问题。应用等效静态载荷法与等效静态位移法,本文集成商业软件LS-Dyna和Opti Struct,开发了一款碰撞优化专用工业软件CrashOpt,用于求解考虑位移与接触力响应的结构碰撞优化问题。本文的主要工作内容如下。首先,对碰撞优化相关文献进行了综述,讨论了现有方法在求解碰撞优化问题时的优势与不足。其中等效静态载荷法可有效求解位移响应的碰撞优化问题,而碰撞力优化问题目前尚无有效方法可求解。其次,归纳总结了等效静态载荷法相关概念。为了提高该算法的效率以及增强收敛性,本文介绍了吸能关键时间点,缩放因子法,以及移动限策略。第3章提出了等效静态位移法,该方法可求解接触力优化问题。详细阐述了等效静态位移的定义、计算方法、接触力等价性证明、约束反力灵敏度分析,给出了基于等效静态位移的接触力优化流程,并对比了该方法与等效静态载荷法的异同。第4章应用VB.net语言,结合商业软件LS-Dyna和Opti Struct,开发了碰撞优化软件CrashOpt,并对软件功能、架构、文件存储方式、软件内部执行流程等做了详细说明。最后,通过5个算例展示了CrashOpt软件求解抗撞性优化问题的效果,进而验证了本文所提出算法的有效性。
卢春亭,牛敬森,吴龙海,张新礼[2]（2020）在《一种基于MATLAB的遗传算法和数值算法的联合优化方法》文中认为利用MATLAB建立了二杆平面桁架的数学模型,并借助遗传算法工具箱对其进行了求解;同时在有限元分析软件ANSYS中建立了平面桁架的参数化模型,并利用一阶算法进行了分析。两种结果对比分析表明,对于某些问题,单纯遗传算法并不比其他算法更具优势。最后,在遗传算法求解的基础上,将MATLAB遗传算法工具箱与基于拟牛顿法的数值算法相结合,提出一种联合优化方法,并通过二杆桁架的数值算例进行了验证。分析结果表明,联合优化方法每次都可以收敛到全局最优解。
潘文智[3]（2019）在《基于模拟植物生长算法的空间结构拓扑优化方法研究》文中研究说明空间结构集力学、结构形态学、材料学、高水平的施工安装工艺等为一体,是衡量一个国家土木建筑科学水平的重要标准。但随着结构跨度的进一步增大,以及结构造型的日益复杂化,传统的钢结构或空间结构设计理念和方法,已不能完全满足其发展需求。为此,本文结合前沿优化理论,首次将新型模拟植物生长算法（PGSA）的基本思想引入结构拓扑优化领域,对空间结构的拓扑优化问题进行研究,以期突破传统结构设计方法的局限性,并推动高性能结构设计理论与方法的发展。基于PGSA的基本原理,针对大规模复杂优化问题的特点,提出三种新的算法创新策略与改进机制,分别为可生长点集合限定机制、新增可生长点剔除机制以及混合步长并行搜索机制,并以典型数学算例对其进行了改进效果的对比验证。在三种改进机制的基础上,提出了基于生长空间限定与并行搜索的模拟植物生长算法（GSL&PS-PGSA）,对其中的两个关键参数（可生长集合限定值以及混合步长步域比）进行系统分析,并验证了该方法在单峰及多峰函数问题下均具有较高的计算效率及全局搜索能力。在此基础上,提出基于GSL&PS-PGSA的结构优化方法及其优化流程,采用ANSYS二次开发语言APDL及MATLAB编制了相应的优化程序,将其用于平面桁架结构截面优化、单层球面网壳结构截面优化以及弦支穹顶结构预应力优化等问题,以实现从平面到空间、从简易桁架结构到单层网壳结构、从刚性结构再到刚柔相济的预应力空间结构的系统优化。针对简易离散体结构（桁架）拓扑优化问题,以GSL&PS-PGSA结构优化方法为基础,引入多维并行生长机制、随机多向搜索机制以及结构拓扑稳定性判定机制,提出基于GSL&PS-PGSA的简易离散体结构拓扑优化新方法,以考虑结构拓扑与杆件截面的耦合关系,并进一步提升算法的全局寻优能力和稳定性。通过经典十二杆平面桁架和十五杆平面桁架的结构拓扑优化算例分析,验证了该方法的适用性和高效性。针对空间结构（网壳）拓扑优化问题,提出采用广义拓扑参数来统一表征空间结构特征（拓扑、截面等）,并进行一体化的参数化建模。在以上简易离散体结构拓扑优化方法的基础上,提出了基于GSL&PS-PGSA的网壳结构拓扑优化方法,实现空间结构拓扑与杆件截面一体化同步耦合优化;更进一步,针对预应力空间结构（弦支穹顶）特点,考虑下部索杆体系拓扑,结合拉索预应力确定的弹性支座法,提出了基于GSL&PS-PGSA的弦支穹顶结构拓扑优化方法,从而实现预应力空间结构拓扑、杆件截面与拉索预应力的一体化同步耦合优化。通过典型网壳、弦支穹顶结构算例分析,其优化效果明显,在满足结构安全的基础上显着改善了结构性能及经济性,并可直接用于工程实际。由此,最终形成了基于广义拓扑参数的空间结构拓扑优化方法,从而为结构拓扑优化研究及应用提供了新的思路。
林猛峰[4]（2019）在《桁架结构在随机荷载下拓扑优化及减震设计》文中提出实际工程结构在服役期间不可避免地受到各种形式的荷载作用,比如静荷载、确定性动荷载和随机荷载等。对于如何进行结构优化才能够更好的抵抗这些荷载引起的反应日益受到结构设计师的关注。目前关于结构在多种形式的荷载共同作用下的结构设计研究甚少,且将结构优化技术结合到振动控制中的代表性研究也不多。因此本文的主要研究内容是开展桁架结构在静力、随机地震和风荷载共同作用下的拓扑优化及粘弹性阻尼器在桁架结构中的减震控制研究。以下是本文的具体研究工作:首先,研究了桁架结构在随机地震、风和静力下的拓扑优化。基于静力学原理和时域显式法推导了结构在静力、随机力和非平稳随机地震下结构响应及其灵敏度表达式,并在桁架结构优化中引入一些杆件和节点处理策略,之后建立以动力作用下结构指定位置的最大位移方差和静力应变能的加权和最小为目标的优化模型,采用全局收敛的移动渐近线法（GCMMA）对桁架结构进行了优化设计,通过数值算例说明了在结构优化设计中同时考虑静荷载和随机动荷载作用的必要性。其次,研究了粘弹性阻尼器在桁架结构减震控制中的优化设计。将粘弹性阻尼器的力学计算模型引入到桁架结构振动模型中,推导了附加粘弹性阻尼器的结构动力响应及其灵敏度的时域显式表达式,并利用双向渐进结构优化算法（BESO）和全局收敛的移动渐近线法（GCMMA）提出了以振动减小率最大为控制目标的两种粘弹性阻尼器优化方案,并通过算例对比了两种方案的优劣性。最后将空间桁架式支撑臂结构的拓扑优化与阻尼器的优化设计结合分析,结果表明阻尼器的优化布置对结构振动具有较好的控制效果且能大大的节省结构材料。然后,借助MATLAB的GUI平台开发了一款桁架结构拓扑优化及粘弹性阻尼器在桁架结构中的优化设计界面,实现二者的界面可视化操作。最后,对本文的全部内容进行总结,并对今后的研究发展方向进行展望。
王倩蓉[5]（2019）在《针对时变可靠性问题的灵敏度分析与优化设计方法研究》文中研究表明不确定性大量存在于工程领域当中,因此在进行可靠性分析时要充分考虑结构中这些不确定性因素,这有助于提高结构的质量和安全性。传统的结构可靠性不随时间变化,又被称为时不变可靠性。然而在长时间的使用过程中,由于结构服役时间的累加、材料性能的衰退等因素的影响,结构可靠性通常会表现出随着时间变化的特性,因此也被称为时变可靠性。基于时变可靠性分析发展出的优化设计方法,能够在优化过程中考虑时变因素对于结构性能的影响,使得结构更为安全可靠。然而由于时变可靠性分析本身比较复杂,因此在进行时变可靠性优化设计时往往会存在求解较为困难的问题。而针对可靠性问题的灵敏度分析,主要研究带有不确定性的参数对于结构可靠性的影响程度。如果能够得到时变可靠度对于参数的灵敏度,不仅可以为工程提供指导,还可以使时变可靠性优化设计问题得到化简,提升其计算效率。目前在时变可靠性领域,对于灵敏度分析的研究相对较少,为此本文做出了以下的两项研究内容:（1）研究了一种基于过程离散（i TRPD）的时变可靠性灵敏度分析方法。该方法首先将设计周期离散,对各离散单元的时不变可靠度和单元间的相关系数进行计算,把时变可靠性转化成时不变可靠性体系问题来求解。然后应用链式微分法则和多元标准正态概率分布的求导等方法,获得时变可靠度对于参数的一阶导数即局部灵敏度。与传统的中心差分法相比,该方法进行一次时变可靠性分析即可获得局部灵敏度,求解效率有所提高,并且在计算精度方面表现出比中心差分法更加稳定的性能;（2）针对时变可靠性优化设计问题研究了一种简化求解的方法。该方法首先利用Sobol方法对结构的时变可靠性进行全局灵敏度分析,求解得到各变量及参数对于不同约束的时变可靠度的总阶系数。然后根据不同约束的目标时变可靠度对求得的总阶系数进行加权处理,获得变量及参数的加权总阶系数,该系数能够体现变量及参数对于整体可靠性约束的影响程度。按照加权总阶系数由大到小的顺序对参数及变量进行排序,再将系数相对较小即对于可靠性约束影响较小的参数或变量转化为确定性参数或变量来处理。该方法在保证求解精度的同时,使得时变可靠性优化设计问题得到了简化,计算效率得到了提高。
胡智强[6]（2017）在《受非平稳随机激励作用结构的优化设计研究》文中研究说明随着计算机技术的发展以及结构优化理论的不断完善,结构优化方法在越来越多的领域得到了应用。在实际工程中大多数随机动力荷载具有非平稳的特征,受非平稳随机激励作用的结构优化研究也越来越引起关注。由于非平稳随机响应分析尤其是灵敏度分析的困难,受非平稳随机激励的结构优化设计研究远未成熟,仍存在诸多待解决的问题。本文研究了非平稳随机响应和动力可靠度的灵敏度分析方法,在此基础上进一步对考虑非平稳随机响应的结构优化问题和基于动力可靠度的结构优化问题开展了系统的研究,主要工作内容如下:1.研究了非平稳随机激励作用下结构响应的灵敏度计算方法,提出了非平稳随机响应灵敏度分析的时域显式直接法。基于动力响应的时域显式表达式,通过直接微分法推导了结构动力响应灵敏度的时域显式表达式,并提出了高效实用的灵敏度分析算法。进一步通过动力响应及其灵敏度的时域显式表达式,提出了非平稳随机激励下结构响应方差的灵敏度分析时域方法,计算结果表明所提方法具有较高的计算精度和计算效率。2.研究了非平稳随机激励作用下结构响应对大量不同参数的灵敏度计算方法,提出了非平稳随机响应灵敏度分析的时域显式伴随法。通过伴随法推导了任一动力响应对不同参数的灵敏度计算列式,提出了高效的算法计算任一响应对不同参数的灵敏度。以此为基础,进一步提出了任意时刻点动力响应的方差对不同参数的灵敏度分析算法,显着地提高了非平稳随机响应对大量不同参数的灵敏度问题的计算效率。3.研究了动力响应灵敏度分析伴随法的一致性问题,对比和讨论了先微分后离散和先离散后微分两种伴随法的计算精度和收敛速度。研究发现,先微分后离散伴随法存在所谓一致性误差的根源是计算中采用的动力响应数值解无法满足解析推导中采用的假设条件。计算结果表明,时间离散误差仍是造成计算结果存在偏差的主因,一致性误差对灵敏度计算精度有影响,但对收敛速度并没有影响。4.研究了考虑非平稳随机响应的结构优化问题,基于高效的非平稳随机响应及其灵敏度分析的时域显式直接法,提出并实现了有效的优化算法。在研究中,提出了以结构最大响应方差为约束以结构总质量最小为目标和给定材料用量条件下以结构最大响应方差最小为目标的两类优化模型,计算结果验证了所提优化方法的有效性和可行性。5.研究了材料体积约束下非平稳随机响应最小的连续体结构拓扑优化问题,提出了给定材料体积约束条件下以结构最大响应方差最小为目标的优化模型。以非平稳随机响应及其灵敏度分析的时域显式法为基础,采用SIMP材料插值模型,提出并实现了高效的优化算法。计算结果表明,在不同的非平稳随机激励作用下结构具有明显不同的拓扑设计,在给定材料的条件下能够通过优化提高结构刚度,达到结构随机振动控制的目的。6.研究了基于动力可靠度的结构优化问题,以首次穿越破坏准则和非平稳随机响应及其灵敏度分析的时域显式法为基础,提出了非平稳随机激励下结构动力可靠度及其灵敏度分析的时域法。进一步建立了以结构失效概率为约束以结构总质量最小为目标和给定材料质量条件下以结构失效概率最小为目标的两类优化模型,提出并实现了有效的优化算法,计算结果验证了所提优化方法的可靠性。
丁厚安[7]（2016）在《改进遗传算法与ANSYS协同在结构优化设计中的应用》文中研究说明随着科技的进步,飞机、桥梁及各种建筑大量采用桁架结构,对大型、超大型结构进行优化的需求越来越多,结构优化所产生的经济效益也越来越高,而这些结构往往存在大量的离散变量,很难建立准确的数学模型,需要借助有限元分析软件（如ANSYS）等进行仿真计算。但传统优化方法处理含离散变量的结构优化问题时具有一定局限性,优化过程很难在有限元分析软件中直接进行。因此,对快速准确地进行优化,并使优化结果与有限元分析结果实现有效的数据交换进行研究具有科学和现实意义。本文以离散变量桁架结构优化为目标主要对遗传算法的改进及其与ANSYS软件的协同计算问题做了如下研究:（1）对基本遗传算法易早熟,计算效率偏低的问题进行改进。在算法中加入移民算子和引入最优保存策略,有效解决了早熟问题;采用分段编码的策略（在搜索前期用整数编码,后期用格雷编码）大大提高了寻优效率。（2）在处理约束优化问题时,对常用罚函数中的外点罚函数法、可微罚函数法、乘子法的约束能力进行对比,研究采用不同罚函数对改进遗传算法搜索性能的影响,结果表明乘子法约束处理能力更强,且乘子法约束处理中选取较小的初始计算参数有利于搜索到更好解。（3）基于MATLAB平台实现了改进遗传算法与ANSYS软件协同优化计算,最后通过十杆、二十五杆、七十二杆三个典型的离散变量桁架结构优化算例进行验证,结果表明,本文所涉协同优化方法均比参考文献中给出的优化结果更好。综上所述,本文针对离散结构优化中难以建立准确数学模型和计算困难的问题,提出利用罚函数法对改进遗传算法进行约束处理的方法,解决了简单遗传算法存在的早熟、效率低等缺点,并利用MATLAB软件实现了本算法和ANSYS软件的协同。研究结果为快速求解含离散变量的结构优化问题提供了一个可行途径。
肖雨果,盛鹰,ZENG Lingxi[8]（2016）在《一种用于结构拓扑优化的改进遗传演化算法》文中研究指明拓扑优化是结构优化设计领域中的重点和热点课题。结构渐进优化法（ESO）和遗传演化算法（GESO）是近年来提出的拓扑优化方法,可用于寻找结构最优的拓扑形状,指导结构概念设计。但这两种方法均存在诸多缺点,在工程应用中具有局限性。针对ESO和GESO方法的缺陷,发展了适用于拓扑优化的一种基于并行小生境比对法的改进遗传算法,并将改进遗传算法与ESO方法相结合,提出了灵敏度过滤技术和单元删除的修正判据,建立了引导式单元删除策略和孤立单元判断机制,形成了一种新的改进遗传演化算法（Improved Genetic Evolutionary Algorithm,IGEA）,并以VC++作为编程平台,编写了集改进遗传算法、有限元、IGEA方法于一体的拓扑优化程序,有效实现了结构拓扑优化设计。算例表明,提出的IGEA方法优于ESO和GESO方法。
郭明,柴山,刘金钊[9]（2014）在《基于泰勒展开的结构响应面方法》文中提出针对结构优化设计问题中约束条件是设计变量隐函数的问题,分析了传统多项式基响应面法的基本思想及其在拟合精度方面存在的问题;在此基础上通过对求解区域进行网格划分以及偏导数差分的推导给出了基于泰勒展开的响应面方法的具体形式,最后结合算例分析验证了改进后的算法不仅能够提高响应面方法的求解精度,而且能够有效地实现结构优化设计中隐函数的显式化.
郭明[10]（2014）在《结构优化设计的响应面方法研究》文中指出在结构优化设计的数学模型中，目标函数是关于设计变量的函数，而约束条件是设计变量的隐函数。要解决结构优化设计数学模型中约束条件是设计变量隐函数这一问题，就必须进行约束条件的显式化。最常用的显式化方法为响应面方法，但目前该算法还存在拟合精度不高、计算工作量过大的问题。本文以提高响应面方法的求解精度以及降低计算量为目标，所做的主要工作如下：1.分析了传统多项式基响应面存在的不足。简单介绍了响应面方法的基本思想及评价标准，引进了新的评价标准弥补多重拟合系数评价存在的不足，通过算例分析了传统多项式基响应面方法在求解桁架结构显式化方程时存在的拟合的精度问题以及计算工作量的问题。2.研究了基于泰勒展开的响应面方法。基于利用泰勒展开方法可以实现展开点附近函数值的近似计算，提出了基于泰勒展开的响应面方法；通过对求解区域进行网格划分以及偏导数差分的推导，研究了基于泰勒展开的响应面方法的具体形式，并通过算例分析验证了基于泰勒展开的响应面方法在隐函数显式化时求解精度有所提高。3.研究了基于倒变量的响应面方法。通过分析多项式形式的响应面方程在设计变量的形式上与结构的位移解析解之间的区别，研究了基于倒变量的响应面方法，并结合算例分析验证了该方法建立的静定桁架结构的位移表达式具有很高的精度。4.提出了结构刚度矩阵及伴随矩阵元素的行列式表达式的猜想。通过桁架结构的位移分析得到位移的解析解与前面几种算法在函数形式上存在的区别，寻找桁架结构的位移响应面存在的规律，得到了结构刚度矩阵及伴随矩阵元素的行列式表达式的猜想——结构刚度矩阵及其伴随矩阵元素的对应行列式均是设计变量Ai与各自矩阵同阶的多项式，并且每一项都是Ai的一次项的乘积，并对猜想合理性进行了讨论。5.提出了基于多元有理函数的响应面方法。基于结构刚度矩阵及伴随矩阵行列式表达式的猜想的合理性，提出了基于多元有理函数的响应面方法，并给出了具体的表达形式；最后通过算例验证了该算法的能够得到很高的求解精度，可以有效地实现桁架结构中性能函数的显式化。
二、二杆桁架的优化设计（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、二杆桁架的优化设计（论文提纲范文）
（1）考虑位移与接触力响应的结构碰撞优化与软件开发（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 研究现状 |
| 1.3 研究内容 |
| 第2章 等效静态载荷法 |
| 2.1 等效静态载荷定义 |
| 2.2 考虑吸能的等效静态载荷法 |
| 2.3 应用缩放因子的等效静态载荷法 |
| 2.4 移动限策略 |
| 2.5 等效静态载荷法优化流程 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 等效静态位移法 |
| 3.1 等效静态位移的定义 |
| 3.2 等效静态位移约束反力与接触力等价性证明 |
| 3.3 约束反力灵敏度分析 |
| 3.4 等效静态位移法优化流程 |
| 3.5 等效静态位移法与等效静态载荷法对比 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 结构碰撞优化软件开发 |
| 4.1 软件功能介绍 |
| 4.2 软件架构设计 |
| 4.3 文件交互设计 |
| 4.4 软件内部执行过程 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 应用实例 |
| 5.1 两端固支梁结构拓扑优化 |
| 5.2 车身侧围结构碰撞位移优化 |
| 5.3 轨道车辆吸能结构拓扑与尺寸优化 |
| 5.4 车身侧围结构峰值碰撞力优化 |
| 5.5 简化汽车前纵梁结构碰撞力-位移曲线优化 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 工作总结 |
| 6.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 作者简介及科研成果 |
| 致谢 |
（3）基于模拟植物生长算法的空间结构拓扑优化方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 空间结构优化 |
| 1.2.2 结构拓扑优化方法 |
| 1.2.3 模拟植物生长算法 |
| 1.2.4 国内外研究现状总结 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 第二章 模拟植物生长算法(PGSA)的改进策略研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 PGSA的基本原理及流程 |
| 2.2.1 PGSA的基本原理 |
| 2.2.2 PGSA的基本流程 |
| 2.2.3 PGSA的优点及局限性 |
| 2.3 PGSA改进机制的提出 |
| 2.3.1 可生长点集合限定机制 |
| 2.3.2 新增可生长点剔除机制 |
| 2.3.3 混合步长并行搜索机制 |
| 2.3.4 改进机制对PGSA的改进效果 |
| 2.4 基于生长空间限定与并行搜索的模拟植物生长算法(GSL&PS-PGSA) |
| 2.4.1 基于生长空间限定与并行搜索的模拟植物生长算法的提出 |
| 2.4.2 可生长点集合限定值对GSL&PS-PGSA的影响 |
| 2.4.3 步域比对GSL&PS-PGSA的影响 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 基于GSL&PS-PGSA的结构优化方法及其简易离散体结构拓扑优化 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 基于GSL&PS-PGSA的结构优化设计方法 |
| 3.2.1 结构优化模型 |
| 3.2.2 基于GSL&PS-PGSA的结构优化流程 |
| 3.2.3 算例:十杆平面桁架的截面优化 |
| 3.2.4 算例:单层球面网壳结构的截面优化 |
| 3.2.5 算例:弦支穹顶结构的预应力优化 |
| 3.3 基于GSL&PS-PGSA的简易离散体结构拓扑优化方法 |
| 3.3.1 基于GSL&PS-PGSA的简易离散体结构拓扑优化方法的提出 |
| 3.3.2 基于GSL&PS-PGSA的简易离散体结构拓扑优化方法计算流程 |
| 3.3.3 算例:十二杆桁架截面及拓扑优化 |
| 3.3.4 算例:十五杆桁架截面及拓扑优化 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 基于GSL&PS-PGSA的空间结构拓扑优化方法 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 基于GSL&PS-PGSA的网壳结构拓扑优化方法 |
| 4.2.1 基于GSL&PS-PGSA的网壳结构拓扑优化方法的提出 |
| 4.2.2 基于GSL&PS-PGSA的网壳结构拓扑优化方法的优化流程 |
| 4.2.3 算例:联方型单层球面网壳结构拓扑与截面优化 |
| 4.2.4 算例:肋环型单层球面网壳结构拓扑与截面优化 |
| 4.3 基于GSL&PS-PGSA的弦支穹顶结构拓扑优化方法 |
| 4.3.1 基于GSL&PS-PGSA的弦支穹顶结构拓扑优化方法的提出 |
| 4.3.2 基于GSL&PS-PGSA的弦支穹顶结构拓扑优化方法的优化流程 |
| 4.3.3 算例:弦支穹顶结构拓扑优化 |
| 4.4 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 本文的主要研究结论 |
| 有待进一步研究的问题 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
| 附件 |
（4）桁架结构在随机荷载下拓扑优化及减震设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 离散体结构拓扑优化 |
| 1.2.2 连续体结构拓扑优化 |
| 1.2.3 工程结构减震控制 |
| 1.2.4 结构动力学拓扑优化 |
| 1.3 主要研究内容 |
| 第二章 桁架结构在随机地震、风和静力下的拓扑优化 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 静动荷载作用下的结构分析 |
| 2.2.1 静力作用下的结构应变能 |
| 2.2.2 地震作用下的结构动力响应 |
| 2.2.3 多点随机力作用下的结构动力响应 |
| 2.3 优化问题 |
| 2.4 敏度分析 |
| 2.4.1 应变能灵敏度求解 |
| 2.4.2 地震荷载下的响应方差灵敏度求解 |
| 2.4.3 多点随机力下的响应方差灵敏度求解 |
| 2.5 优化算法和设计流程 |
| 2.6 数值算例 |
| 2.6.1 算例一:平稳白噪声和静力荷载作用下的结构拓扑优化 |
| 2.6.2 算例二:随机地震和静力荷载下的结构拓扑优化 |
| 2.6.3 算例三:随机地震、风荷载和静力下的结构拓扑优化 |
| 2.7 本章小结 |
| 第三章 粘弹性阻尼器在桁架结构减震控制中的优化设计 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 附加粘弹性阻尼器的结构动力响应分析 |
| 3.2.1 附加粘弹性阻尼器的计算模型 |
| 3.2.2 附加粘弹性阻尼器的结构动力响应 |
| 3.3 粘弹性阻尼器优化方案和算法 |
| 3.3.1 方案一 |
| 3.3.2 方案二 |
| 3.4 附加粘弹性阻尼器的结构动力响应灵敏度分析 |
| 3.5 数值算例 |
| 3.5.1 算例一:阻尼器在平面桁架桥结构中的优化设计 |
| 3.5.2 算例二:桁架结构拓扑优化与粘弹性阻尼器优化设计的结合应用 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 基于MATLAB_GUI的优化设计可视化实现 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 软件开发基础 |
| 4.2.1 MATLAB语言介绍 |
| 4.2.2 MATLAB GUI介绍 |
| 4.3 桁架结构拓扑优化设计的界面可视化 |
| 4.3.1 系统运行环境 |
| 4.3.2 设计的总体方案 |
| 4.3.3 桁架优化设计及减震设计的界面可视化实现 |
| 4.4 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
| 附件 |
（5）针对时变可靠性问题的灵敏度分析与优化设计方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 结构时不变可靠性理论的研究现状 |
| 1.3 结构时变可靠性理论的研究现状 |
| 1.3.1 时变可靠性分析研究现状 |
| 1.3.2 时变可靠性优化设计研究现状 |
| 1.3.3 时变可靠性灵敏度分析研究现状 |
| 1.4 本文主要研究内容 |
| 第2章 可靠性分析与优化设计基础方法简介 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 结构可靠度的一次二阶矩方法 |
| 2.3 结构可靠性优化设计的基本方法 |
| 2.3.1 可靠性指标法(RIA) |
| 2.3.2 功能度量法(PMA) |
| 2.4 序列优化与可靠性评估方法(SORA) |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 基于过程离散的时变可靠性灵敏度分析方法 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 改进的基于过程离散的时变可靠性分析方法(i TRPD) |
| 3.2.1 转换为时不变可靠性问题 |
| 3.2.2 单元可靠度分析 |
| 3.2.3 相关系数矩阵的求解 |
| 3.3 时变可靠度灵敏度分析 |
| 3.3.1 多维正态分布累积分布函数的求导 |
| 3.3.2 可靠性指标以及相关系数对于参数的求导 |
| 3.4 算例分析与应用 |
| 3.4.1 简支梁灵敏度分析 |
| 3.4.2 二杆桁架灵敏度分析 |
| 3.4.3 十杆桁架灵敏度分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 基于全局灵敏度分析的时变可靠性优化设计 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 基于全局灵敏度分析的时变可靠性优化设计方案 |
| 4.2.1 全局灵敏度概念及求解方法 |
| 4.2.2 时变可靠性优化问题简化方案 |
| 4.3 一种时变可靠性优化设计的求解方法(TIEM) |
| 4.3.1 等效时不变可靠性设计优化的构建 |
| 4.3.2 TIEM的迭代机制 |
| 4.4 算例分析与应用 |
| 4.4.1 十杆桁架灵敏度分析及优化设计 |
| 4.4.2 二杆桁架灵敏度分析及优化设计 |
| 4.4.3 工程应用:智能手表灵敏度分析及优化设计 |
| 4.5 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录 A 攻读硕士学位期间所发表的学术论文目录 |
（6）受非平稳随机激励作用结构的优化设计研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 结构随机振动理论研究现状 |
| 1.3 结构动力可靠度理论研究现状 |
| 1.4 结构动力优化研究现状 |
| 1.4.1 结构动力灵敏度分析方法研究现状 |
| 1.4.2 结构动力特性优化研究现状 |
| 1.4.3 结构动力响应优化研究现状 |
| 1.5 结构随机振动优化研究现状 |
| 1.5.1 随机响应的灵敏度分析方法研究现状 |
| 1.5.2 考虑随机响应的结构优化研究现状 |
| 1.5.3 基于动力可靠度的结构优化研究现状 |
| 1.6 本文主要研究工作 |
| 1.6.1 研究目的 |
| 1.6.2 主要工作 |
| 第二章 非平稳随机响应灵敏度分析的时域显式法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 结构动力响应的时域显式法 |
| 2.2.1 一般情况 |
| 2.2.2 单荷载情况 |
| 2.2.3 多荷载情况 |
| 2.3 结构动力响应灵敏度的时域显式直接法 |
| 2.4 结构动力响应灵敏度的时域显式伴随法 |
| 2.4.1 动力响应的灵敏度分析伴随法 |
| 2.4.2 动力响应的灵敏度分析伴随法讨论 |
| 2.5 随机动力响应灵敏度的时域显式法 |
| 2.6 数值算例 |
| 2.6.1 单自由度系统 |
| 2.6.2 四层平面框架结构 |
| 2.6.3 输电塔结构 |
| 2.6.4 悬臂板结构 |
| 2.7 本章小结 |
| 第三章 考虑非平稳随机响应的杆系结构优化设计 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 优化问题的提法 |
| 3.3 灵敏度分析 |
| 3.3.1 动力响应最大方差的灵敏度 |
| 3.3.2 结构总质量的灵敏度 |
| 3.3.3 杆件总体积的灵敏度 |
| 3.4 优化问题的求解算法 |
| 3.5 数值算例 |
| 3.5.1 二杆桁架结构 |
| 3.5.2 悬臂桁架结构 |
| 3.5.3 两层框架结构 |
| 3.5.4 二十层框架结构 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 考虑非平稳随机响应的连续体结构拓扑优化设计 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 优化问题的提法 |
| 4.2.1 材料插值模型 |
| 4.2.2 优化问题的数学模型 |
| 4.2.3 数值不稳定现象和灵敏度过滤技术 |
| 4.3 灵敏度分析 |
| 4.3.1 动力响应最大方差的灵敏度 |
| 4.3.2 材料总体积的灵敏度 |
| 4.4 优化问题的求解算法 |
| 4.5 数值算例 |
| 4.5.1 短悬臂梁 |
| 4.5.2 两端不同支撑条件的梁 |
| 4.5.3 水平支撑结构 |
| 4.5.4 三层框架结构 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 基于动力可靠度的结构优化设计 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 优化问题的提法 |
| 5.3 动力可靠度及其灵敏度分析的时域显式法 |
| 5.3.1 动力可靠度分析的泊松过程法 |
| 5.3.2 动力可靠度的灵敏度分析方法 |
| 5.3.3 动力可靠度灵敏度分析的数值算例 |
| 5.4 优化问题的求解算法 |
| 5.5 数值算例 |
| 5.5.1 二杆桁架结构 |
| 5.5.2 两层框架结构 |
| 5.5.3 二十层框架结构 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 本文的主要工作和结论 |
| 6.2 本文的创新点 |
| 6.3 未来的工作展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
| 附件 |
（7）改进遗传算法与ANSYS协同在结构优化设计中的应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及目的意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 离散变量结构优化设计的发展概况 |
| 1.2.2 遗传算法在离散变量桁架结构优化中的研究现状 |
| 1.2.3 遗传算法与ANSYS协同优化研究现状 |
| 1.3 本文研究内容及方案步骤 |
| 第2章 离散变量结构优化设计的基本问题 |
| 2.1 离散变量优化问题中的基本概念 |
| 2.1.1 离散变量的可行集 |
| 2.1.2 离散变量优化设计的最优解 |
| 2.2 离散变量结构优化问题的数学模型 |
| 2.2.1 设计变量 |
| 2.2.2 目标函数 |
| 2.2.3 约束条件 |
| 2.2.4 数学模型 |
| 2.3 离散变量优化计算方法 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 遗传算法的改进 |
| 3.1 遗传算法的基本思想与特点 |
| 3.2 基本遗传算法的操作过程 |
| 3.3 基本遗传算法性能测试 |
| 3.4 改进遗传算法 |
| 3.4.1 分段编码策略 |
| 3.4.2 移民策略 |
| 3.4.3 最优保存策略 |
| 3.4.4 改进遗传算法综合性能测试 |
| 3.5 罚函数法约束处理 |
| 3.5.1 外点罚函数法 |
| 3.5.2 可微罚函数法 |
| 3.5.3 乘子法 |
| 3.5.4 约束性能对比计算 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 改进遗传算法与ANSYS协同计算研究 |
| 4.1 ANSYS软件参数化设计语言(APDL) |
| 4.2 改进遗传算法与ANSYS协同 |
| 4.3 基于乘子法的协同算法计算过程 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 协同算法在离散变量桁架结构优化中的应用研究 |
| 5.1 离散变量桁架结构优化问题的数学模型 |
| 5.2 桁架优化算例 |
| 5.2.1 十杆桁架算例 |
| 5.2.2 二十五杆桁架算例 |
| 5.2.3 七十二杆桁架算例 |
| 5.3 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 未来研究展望 |
| 参考文献 |
| 论文发表及科研情况 |
| 致谢 |
（8）一种用于结构拓扑优化的改进遗传演化算法（论文提纲范文）
| 引言 |
| 1 拓扑优化数学模型及ESO/GESO方法 |
| 1.1 结构拓扑优化数学模型 |
| 1.2 ESO方法及基本步骤 |
| 1.3 GESO方法及基本步骤 |
| 2 改进遗传演化算法(IGEA) |
| 2.1 优化准则 |
| 2.2 单元灵敏度过滤方法 |
| 2.3 引导式单元删除策略 |
| 2.4 孤立单元(群)判断方法 |
| 2.5 采用改进遗传算法对单元进行筛选 |
| 2.5.1 采用并行小生境算法确定待删除单元 |
| 2.5.2 进化结束后采用局部搜索方法微调优化结构 |
| 2.6 IGEA方法程序实现步骤 |
| 3 算例分析 |
| 3.1 二杆桁架应力优化 |
| 3.2 短悬臂梁刚度优化 |
| 3.3 Michell型结构刚度优化 |
| 4 结论 |
（9）基于泰勒展开的结构响应面方法（论文提纲范文）
| 1 预备知识 |
| 2 传统多项式基响应面方法及其拟合精度分析 |
| 2.1 传统多项式基响应面算法简介 |
| 2.2 多项式基响应面算法的精度分析 |
| 3 基于泰勒展开的响应面方法 |
| 4 算例验证 |
| 4.1 二杆静定桁架 |
| 4.2 六杆超静定桁架 |
| 5 结论 |
（10）结构优化设计的响应面方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题的研究背景和意义 |
| 1.2 国内外研究水平和研究趋势 |
| 1.3 本课题的主要研究内容 |
| 第二章 传统多项式基响应面方法的简介及其适用性研究 |
| 2.1 前言 |
| 2.2 传统多项式基响应面方法的简介 |
| 2.2.1 传统多项式基响应面方法的简介 |
| 2.2.2 响应面的试验设计 |
| 2.3 传统多项式基响应面方法拟合精度的评价标准 |
| 2.3.1 常用的响应面拟合精度的评价标准 |
| 2.3.2 基于统计分析的评价标准 |
| 2.4 传统多项式基响应面方法的缺陷 |
| 2.4.1 算法的拟合精度问题 |
| 2.4.2 算法的计算工作量问题 |
| 2.5 传统多项式基响应面缺陷的原因分析 |
| 2.5.1 算法的求解精度问题分析 |
| 2.5.2 算法的计算工作量问题分析 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 基于泰勒展开的响应面方法 |
| 3.1 前言 |
| 3.2 偏导数的差分公式 |
| 3.2.1 拟合区域的网格划分 |
| 3.2.2 偏导数的差分公式 |
| 3.3 基于泰勒展开的响应面方法 |
| 3.3.1 基于泰勒展开的响应面方法 |
| 3.3.2 算例分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 基于倒变量的响应面方法 |
| 4.1 前言 |
| 4.2 基于倒变量的多项式基响应面方法 |
| 4.2.1 基于倒变量的多项式基响应面方法的提出 |
| 4.2.2 数值算例分析 |
| 4.3 基于倒变量的泰勒展开的响应面方法 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 基于多元有理函数的响应面方法 |
| 5.1 前言 |
| 5.2 基于多元有理函数的桁架结构的响应面方法研究 |
| 5.2.1 桁架结构的位移分析 |
| 5.2.2 关于结构刚度矩阵及伴随矩阵的元素的行列式表达式的猜想 |
| 5.2.3 猜想合理性的讨论 |
| 5.2.3.1 静定结构 |
| 5.2.3.2 超静定结构 |
| 5.3 基于多元有理函数的桁架结构响应面方法研究 |
| 5.3.1 基于多元有理函数的桁架结构响应面方程 |
| 5.3.2 算例验证 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 研究展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间主要参与的项目与发表的论文 |
四、二杆桁架的优化设计（论文参考文献）
- [1]考虑位移与接触力响应的结构碰撞优化与软件开发[D]. 陈雪乾. 吉林大学, 2021(01)
- [2]一种基于MATLAB的遗传算法和数值算法的联合优化方法[A]. 卢春亭,牛敬森,吴龙海,张新礼. 2020年工业建筑学术交流会论文集（下册）, 2020
- [3]基于模拟植物生长算法的空间结构拓扑优化方法研究[D]. 潘文智. 华南理工大学, 2019(01)
- [4]桁架结构在随机荷载下拓扑优化及减震设计[D]. 林猛峰. 华南理工大学, 2019(01)
- [5]针对时变可靠性问题的灵敏度分析与优化设计方法研究[D]. 王倩蓉. 湖南大学, 2019(07)
- [6]受非平稳随机激励作用结构的优化设计研究[D]. 胡智强. 华南理工大学, 2017(05)
- [7]改进遗传算法与ANSYS协同在结构优化设计中的应用[D]. 丁厚安. 南昌航空大学, 2016(01)
- [8]一种用于结构拓扑优化的改进遗传演化算法[J]. 肖雨果,盛鹰,ZENG Lingxi. 四川理工学院学报(自然科学版), 2016(02)
- [9]基于泰勒展开的结构响应面方法[J]. 郭明,柴山,刘金钊. 山东理工大学学报(自然科学版), 2014(03)
- [10]结构优化设计的响应面方法研究[D]. 郭明. 山东理工大学, 2014(01)