结构优化方法研究综述

回顾了结构优化研究的过去,介绍了目前的研究状态,展望了发展的趋势。     

论结构设计最佳化中可行方向法的几个问题

本文对结构设计最佳化中可行方向法的若干问题进行了研究讨论;建立了任意边界点上的向量方程组,把收敛性判别与调参方向向量的确定二者统一了起来,且该方程组便于求解和应用;提出了一个简单的、有效的可行方向向量的计算公式,对边界点上临界约束梯度为线性相关的情况,提出了处理方法。所论问题除飞机结构设计外,对其它领域应用可行方向法也是同样适用的。     

用于结构优化的一种新的两点近似函数

提出一种基于两点信息的近似函数,它在当前设计点能够保证原函数的函数值、一阶导数值和近似二阶导数值;在另一设计点保证原函数的一阶导数值。用该近似函数形成结构优化原问题的序列近似问题,再用约束变尺度法解近似问题。通过典型算例的计算,结果表明本方法具有较好的收敛性和较高的计算效率,适用于结构优化问题的求解     

基于自适应多点约束逼近的二级结构优化方法研究

 本文对结构优化设计提出了一种二级逼近方法。基于优化过程中所得到的若干点上临界约束函数值及其一阶导数,构造出显式近似函数逼近原约束函数。该近似函数的非线性程度由自适应方法控制,使之在其展开域内接近真实约束函数;由此建立逼近原结构优化问题的第一级显式非线性序列近似问题。为处理其中每个子问题,建立逼近它的第二级序列近似问题,然后采用对偶方法对其求解。算例表明本文方法具有收敛迅速稳定的特点。     

改进的螺栓连接结构建模方法及其在导弹设计中的应用

对存在接触、摩擦和预紧等非线性因素的螺栓连接结构有限元建模方法进行对比研究,建立了面向某型导弹舱段径向连接结构的求解效率高、适用性强的有限元模型,并分析求解。研究从不同形式的连接结构建模策略和螺栓预紧力施加手段两方面展开,通过基础平板连接结构,验证了4种组合建模方法的精度和有效性,对比优选出最优的建模方法。仿真结果表明,梁单元配合多点约束的建模方法配合直接施加法的预紧力施加方法,是一种可实现导弹舱段径向螺栓连接结构高效求解的有限元建模方法。本研究可作为导弹结构在方案设计阶段的理论基础,同时为下一步的结构优化设计提供有效的技术支持,具有一定的工程应用参考价值。     

一种处理多学科优化问题的通用和有效方法

提出将多学科设计优化问题按单级优化来处理，并利用包络对偶法直接对其进行优化运算。通过对一道测试和评价多学科优化方法有效性的典型算题的计算和求解，显示了该方法处理多学科优化问题具有收敛速度快、计算效率高、并具有通用性等特点。     

大型复杂航天器的若干结构与力学问题

本文讨论了大型杂航天器的若干结构与力学问题，包括在轨系统识别，损伤检测和自适应结构的产生背景，基要概念，处理途径与关键技术，开展这些问题的深入研究，对保证航天器的正常工作与安全极为重要。     

飞行器总体设计中主要参数的神经网络估算

运用近年来迅速发展的神经网络技术,成功构造了飞行器总体设计过程中具有重要作用的总体质量估算网,升力系数估算网,以及阻力系数估算网,结果表明训练后的参数估算网比通常使用的近似估计公式具有更高的精度.同时,根据所涉及问题的数据特点,为了提高对网络的训练精度,对现有MBP算法作了进一步改进,仿真结果证明改进的MBP算法具有更高的训练效率.这一思路和方法可适用于机械及航空航天其它产品的总体概念设计过程.      

结构优化专家系统开发工具

结合结构优化领域知识特点,定义了一种基于规则的知识表示语言。着重介绍在计算机上实现结构优化专家系统开发工具的基本算法和数据结构。对推理、匹配,回溯和知识获取等功能的实现方法作了详细的阐述。该工具是建立结构优化专家系统的一部分辅助工作。该工具亦可用于类似知识结构的专业领域。     

柔性自适应桁架及其振动最优控制实验

基于dSPACE系统和所研制的锆钛酸铅(PZT)压电作动器,建立了第一阶频率低达5Hz的三棱柱自适应桁架实验平台,通过有限元建模和实验参数修正,利用异位加速度反馈信号进行了线性二次型Gauss(LQG)最优反馈控制实验和仿真.结果表明:对比无控状态,采用最优控制只需很小控制电压,可使桁架在低阶典型频率激励下的振幅降低90%以上;而当桁架受扰动后,振动衰减时间减少超过80%;验证了实验平台配置的合理性和所研制的PZT压电作动器、控制模型的有效性;控制数值仿真与实验在加控前后振幅抑制程度相同,控制仿真与实验中振幅衰减过程的差别通过激振过程仿真与实验的对比得到了阐明.