桁架优化设计的一种新方法

(1)本文提出一种桁架优化设计的新方法。桁架可承受多种载荷情况并具有节点位移约束,元件应力和几何尺寸约束。此方法以Kuhn—Tucker条件为理论基础;主动约束梯度用以设计变量组成的Taylor级数来表达,故可直接求得满足Kuhn—Tucker条件的新设计点A。由于Taylor级数展开式的近似性,在设计过程中迭代步骤是必须的。 (2)利用虚力原理和广义力以及广义位移的概念,求解节点位移和元件应力对设计变量的一阶和二阶导数。导数计算公式很简单并适用于准则法。 (3)以一典型的三杆桁架为例说明此方法的应用。结果表明此方法相当有效。     

智能天线结构模糊自适应变形控制实验研究

基于dSPACE半物理仿真系统和所研制的压电作动器,设计并构建了智能天线结构实验平台,进行了结构变形控制实验研究。实验中采用常规PID作为基本控制方法,并在此基础上设计了一种模糊自适应PID控制器,将两种方法对应的不同控制效果进行了对比。结果表明:在所给的实验条件下,基于压电材料可实现对智能天线结构变形的控制,作动器控制变形量最大可达166μm;两种控制方法均可对结构变形进行控制,模糊自适应方法的绝对位置控制精度达到±0.5μm;应用模糊自适应PID控制方法对结构进行变形控制,较之常规PID控制方法能够降低系统响应的超调量,缩短稳定时间,提高控制精度,得到更好的控制过程。     

一种具有自适应能力的结构综合方法

 从工程应用的可靠性出发,本文提出一种具有自适应能力的结构综合方法(简称ASSM算法)及保证其实施的一系列技术途径,通过各种典型算例的考核计算,表明ASSM算法具有很高的计算效率及良好的适应能力,即使对于较复杂的算例,也仅需5～6次结构分析即可达到或接近优化设计,显示了自适应方法的优势。     

广义最优准则法研究

 利用函数的二阶Taylor级数展开,将原问题转化为一系列的近似问题,并基于Kuhn-Tucker条件,直接给出了一种新的设计迭代式。该迭代式被证明是二次收敛的。本文所提方法可同时处理各种不同类型约束的结构优化问题,具有广义最优准则法的意义。在结构优化领域,灵敏度分析是重要的研究内容之一。本文利用广义虚载荷概念,建立了应力、位移响应的一阶和二阶导数计算公式。该导数公式对弹性矩阵未加限制,且适用于元素内应力非常值的元素。 本文处理了具有几何约束、应力约束和位移约束的结构优化设计问题。数值结果表明,此方法的计算效率很高,一般仅需2～3次分析迭代便可达工程所需的精度要求,具有实用价值。     

一种复杂空间飞网系统参数优化设计方法

由轻质软绳索编织而成的空间飞网是为非合作目标捕获而提出的空间系统概念,在空间碎片和废弃航天器处理方面具有很大的应用潜力。从平台抛射出后,飞网在空间形成不稳定的网形,且网形变化规律受初始参数设计的影响较大。针对空间飞网系统设计与试验中系统参数匹配问题,本文提出以容错值作为飞网展开性能的定量描述,从捕获任务的层面,建立面向捕获容错的空间飞网系统参数优化数学模型;以抓捕固定距离、确定大小的目标任务为算例,联合Isight优化平台与ANSYS/LS-Dyna求解,得到飞网系统最优参数匹配,算例仿真结果表明结果的适用性;最后,利用试验设计和极差分析方法验证最优点的稳定性。研究的模型与方法为开展空间飞网系统地面及空间试验等工程应用提供理论依据。     

结构外形优化的一种有效方法

本文基于约束函数及目标函数对节点坐标与元件截面两类变量不同的非线性性质,将目标函数对元件截面变量及节点坐标变量在正变量空间内进行不完全的二阶台劳展开,而约束函数则对元件截面变量之逆变量、节点坐标变量之正变量进行线性台劳展开,从而得到一对于原问题近似精度较高的严格凸的近似问题,用对偶规划求解这一变量可分离的显式的凸问题是简便的。对算例的计算表明该方法是相当有效的。     

一种载人小行星探测目标星初选方法

针对载人小行星探测任务目标选取问题,通过对目标星选取影响因素的定量分析,提出了目标星初选方案。首先根据火箭的运载能力提出目标星轨道参数的筛选条件,然后根据地面观测和尺寸约束提出目标星绝对星等的要求,再根据结构的稳定性和温控要求提出目标星自旋周期的范围,最后按照科学价值并综合考虑其他因素建立目标星选取优化模型,得出目标星优选序列。根据提出的目标星初选方案和具体的任务需求进行载人小行星探测目标星选取,得出了目标星优选序列,证明了该方案合理、有效,为载人小行星探测提供一定的技术参考。     

结构设计中的广义最优准则法

基于Kuhn-Tucker条件和函数的二次台劳级数展开,直接给出了一种新的设计迭代式。本方法可以处理具有各种不同约束的结构优化问题,具有广义最优准则法的意义,且较常规的最优准则法有较好的精度。 对于具有位移、应力约束的问题,与设计迭代式相关的Hessian矩阵的计算工作,由于采用了Saint-Venant原理而大为简化,从而进一步提高了优化过程的效率,计算结果表明,本方法是令人相当满意的,并且具有良好的发展前景。     

工程数值优化方法研究进展

回顾与分析了工程数值优化方法研究的发展历程 ,着重介绍与讨论了优化问题的几种数学列式、近似问题的保真度与近似函数 ,以及复杂优化问题的求解策略等。指出优化问题的对偶列式变式 DFOP-V2与高精度多点近似函数和二级近似概念结合而产生的数值优化解法 ,具有通用性 ,高的计算效率 ,并易于与市场现有分析软件结合使用等显著优点     

一种结构优化的准解析法

协同利用数学变换、高精度近似和二级逼近策略,提出了一种求解结构优化问题的准解析法。该方法通用性强,计算效率高,尤其适用于求解大型结构设计问题。方法的有效性通过不同类型的优化算例进行了验证。