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。     

歼击机水平尾翼大轴的优化设计

为了研究歼击机水平尾翼大轴的结构设计,本文采用工程梁理论进行结构建模,将尺寸变量与坐标变量作为两个设计空间中的设计变量,其中,利用近似函数与黄金分割法相结合进行尺寸优化,再使用Nelder-M ead单纯形方法进行几何优化,分别进行交替优化,直至迭代收敛。实际算例的优化结果表明,与传统的经验设计相比,本方法对大轴结构减重效果明显,在工程上是可行的。     

从数值逼近引出泰勒（Taylor）定理

用简单函数逼近（近似表示）复杂函数是数学中的一种基本思想方法。本文将要引出的Taylor定理就是用高阶多项式来逼近具有一定可微性的函数所得到的一个基本定理，它一理论研究和近似计算中有重要价值。     

基于RBF神经网络的压气机特性仿真

为克服传统仿真方法误差较大的问题，提出了一种基于RBF（多变量插值的径向基函数）神经网络的压气机特性仿真方法。利用RBF神经网络能逼近任意非线性系统的特点，对压气机特性进行了拟合。试验结果表明，此方法具有精度高，收敛速度快等优点，可广泛运用于发动机数值仿真及控制模拟等领域。     

基于递阶遗传算法的结构非接触形状控制

以PLZT光致伸缩层合梁非接触形状控制问题为研究对象,提出了一种结合结构拓扑优化与递阶遗传算法的控制方法.该方法以PLZT光致伸缩驱动器的拓扑分布和照射的光强值为设计变量,以PLZT光致伸缩层合梁的期望形状与控制形状的差值函数为适应度函数,应用结构拓扑优化、递阶遗传算法和有限元法,优化了PLZT光致伸缩驱动器的分布和所照射的光强值.与基于传统遗传算法的形状控制方法的计算结果进行了对比分析,该方法的进化速度提高了91%以上,所控制的结构形状与期望形状的误差较传统遗传算法降低了76%以上.      

双变量函数调节规律的工程实现和调整方法

本文通过某机放气门控制系统设计（在设计中实现了双元函数调节规律）的实例,对某些可分离的多变量函数曲线簇调节规律,提出了化多变量函数为单变量函数求和的工程实现方法,并设计了电桥实现系统的控制。此外,根据试飞要求,采用了通过调整桥臂电阻来改变二元函数曲线簇的简便方法,并给出了计算实例。文中阐述的双变函数的工程实现和调整方法,对于复现三个以上变量的函数装置的研究以及对于多输入单输出系统的工程设计都具有参考价值。     

一种考虑截面任意变形模式梁的有限元模型

提出了一种考虑截面完整变形的截面插值梁模型,并用于机翼结构的建模与分析。首先引入截面插值函数——拉格朗日函数描述截面形状,以位移向量为未知变量描述截面位移,在此基础上依据插值理论构造梁单元位移场。不同于传统梁单元通过假定的中性轴的挠度和转角来确定梁截面各点位移,该梁模型摒弃了中性轴假设与平截面假设,通过截面插值函数得到梁截面面内、面外变形;然后通过有限元理论推导了梁单元刚度矩阵与质量矩阵;最后利用截面插值梁单元对机翼各部件进行有限元建模,并展开典型工况下的静力学分析以及动力学分析,与Nastran实体单元计算结果进行了对比分析,验证了该梁模型的有效性,为机翼的结构设计和强度分析提供了一种新的简化建模方法。     

位移约束下火箭橇结构拓扑优化方法研究

兼顾安全性与经济性的高性能结构优化设计是结构设计领域的重要需求,面向火箭橇结构的拓扑优化设计对火箭橇试验具有重要意义.本文在火箭橇结构动力学仿真分析的基础上,基于变密度法建立了火箭橇结构的拓扑优化模型,利用伴随矢量求解了目标函数与约束函数关于设计变量的灵敏度,通过移动渐近线算法驱动了设计变量的更新迭代,最后对拓扑优化设...     

基于灵敏度分析的飞行器稳健设计优化方法

提出了一种基于灵敏度分析的稳健设计优化方法。针对设计变量存在扰动的不确定性问题,在原有优化数学模型上,增加了准则函数和约束函数的灵敏度附加项。采用全局灵敏度方程来计算准则函数及约束函数对设计变量的灵敏度,进而得出新的优化问题数学模型,得到问题的稳健性解。将上述方法应用到轻型飞机的总体设计中,对飞机重量、气动和性能模块进行多目标优化,得出最优解,并与已有的飞机进行对比和分析。     

整体离心叶轮的形状优化设计

本文对离心叶轮的形状优化设计过程进行了研究。提出了整体叶轮结构分析的一种有效的方法, 探讨了其优化数学模型的建立方法, 包括设计变量的选择、目标函数的确定及约束条件的选取。并对某压气机离心叶轮进行了优化, 有效地减轻了叶轮的重量。      

TWO－LEVEL MULTI－POINT APPROXIMATION METHOD FOR OPTIMUM DESIGN OF COMPLICATED STRUCTURES

ＴＷＯ－ＬＥＶＥＬＭＵＬＴＩ－ＰＯＩＮＴＡＰＰＲＯＸＩＭＡＴＩＯＮＭＥＴＨＯＤＦＯＲＯＰＴＩＭＵＭＤＥＳＩＧＮＯＦＣＯＭＰＬＩＣＡＴＥＤＳＴＲＵＣＴＵＲＥＳＨｕａｎｇＨａｉ；ＸｉａＲｅｎｗｅｉ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＳｐａｃｅＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎ...     

基于伴随方法的机翼多设计点气动反设计方法

针对三维机翼多点多约束气动反设计问题,基于伴随理论方法和粘性流雷诺平均N-S方程,通过粘性流数值模拟、伴随方程与梯度精确数值求解、计算网格高效算法及梯度类优化算法等有效结合,并采用考虑多设计点梯度权重系数的并行计算近似模式,开展了一种三维机翼多设计点多约束气动反设计方法研究,进行了典型算例验证。研究表明:所发展的机翼多设计点气动反设计方法具有较好的鲁棒性及优化效率。     

几何规划在飞机总体设计中的应用

系统地讨论了代数多项式的算术－ 几何均值定理,并对原型几何规划理论作出了简明的推导与分析。提出了具有缩并迭代特性的几何规划求解理论和编程步骤。还用２ 个工程设计的优化求解算例来说明这种缩并迭代几何规划优化求解特点和优点。例１ 显示了几何规划的工程实用性和简易性;例２ 通过轻型飞机总体方案参数优化,说明所提出的优化方法,可随设计人员思路的变动而得到及时地相适应。     

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     

柔性转子的优化平衡

本文提出一种柔性转子优化平衡准则—有约束的最小应变能准则,它能满足航空燃气涡轮发动机结构强度和性能一体化设计的要求。应用该准则时,平衡校正量(大小和方位)是优化参数,转子—支承系统的总应变能为目标函数;转子若干截面的振动幅值作为约束条件。选用了鲍威尔法和网格随机射线法,进行优化计算。编制了优化全过程的FORTRAN程序,并经算例和实验考核、验证。      

最小二乘支持向量回归机在可靠性分析中的应用(英文)

经典的响应面方法作为回归方法来模拟可靠性设计中的状态变量和基本变量之间的函数关系,用以解决直接数值模拟方法计算量大的问题。这类算法已经成功解决了一些隐式功能函数的可靠性分析问题,但它依据的"经验风险最小"原则影响了它的使用范围。基于"结构风险最小化"的支持向量回归机方法具有良好的小样本学习性能和泛化能立,比传统的回归方法具有优越性。但支持向量回归机方法对大样本的可靠性问题在时间和空间上开销巨大。为了克服这一不足,本文将最小二乘支持向量回归机引入到可靠性分析中。算例结果表明:基于最小二乘支持向量回归机的可靠性方法计算得到结果精度较高,在计算耗时上远小于支持向量回归机的可靠性方法,因此在工程应用上具有一定价值。     

考虑层间应力的厚复合材料结构多级优化设计方法

充分发挥复合材料的利用率,降低结构重量,厚复合材料结构优化设计是非常重要的。然而优化设计空间复杂,层间应力问题突出,离散设计变量等问题使得厚复合材料结构的优化变得十分困难。针对由铺层相同的子层板叠成的厚复合材料层合板结构的复杂优化问题,本文提出一种多级优化设计方法。第一级优化采用基于径向基神经网络代理模型的优化设计方法,设计变量为子层内层数及铺层比例;第二级优化分为两个层次进行,系统层以结构重量最轻为目标,设计变量为子层数,子系统层采用遗传算法优化铺层顺序,以层间应力因子最小为目标。结合算例,通过Matlab编写遗传算法,并应用Isight集成Matlab来实现该优化设计方法。结果表明:本文提出的多级优化设计方法是有效的,能够很好地实现具有周期性铺层方式的厚复合材料层合板结构的优化设计。     

基于组织均匀性目标的TC4合金盘形件等温成形工艺优化

采用有限元数值模拟虚拟试验方法，以终锻件组织均匀性为目标，研究了TC4合金盘形件等温成形过程，为锻造工艺参数的优化提供了一条从虚拟试验—回归模型—优化设计的新思路。根据锻造工艺参数与组织均匀性之间的关系，结合建立的回归模型，采用单纯形优化算法对TC4合金盘形件等温锻造成形工艺参数进行了优化。采用优化后的工艺参数模拟了等温锻造成形过程，结果表明，锻后组织分布均匀，优化效果显著。     

用直观准则法的飞机翼面结构多约束优化计算

本文介绍应用直观准则法的翼面结构多约束优化计算程序SAFDOP。本程序可以分别对应力、位移、颤振和静气动弹性进行分析、优化和综合优化计算,采用约束轮换法进行综合优化计算。除应力约束采用满应力法外,其他各约束都采用均匀导数准则。为了实用,采用以元素链重量作为独立设计变量及在优化计算中自动筛选设计变量等方法,并考虑了初始数据的自动生成。用本程序计算了典型的歼击机机翼,取得了可以实用的结果。     

基于多级响应面法的翼梢小翼气动优化设计

 为了提高数值计算效率和准确性,提出了基于多级响应面法的确定翼梢小翼气动外形参数的一种优化方法。建立某水陆两用飞机带融合式翼梢小翼的机翼参数化模型后,先用Plackett-Burman试验设计筛选设计参数,并根据设计参数对目标函数的影响将其划分为3个等级：显著因素、次显著因素和不显著因素。为了逼近存在最大响应值的区域,用最速上升法确定95%概率水平上显著因素的设计中心点。最后用多级响应面法确定各级设计参数的最优设计点。该方法以采用计算流体力学（CFD）的计算结果为基础,选择了8个设计变量,共进行了68次试验。优化设计得到的最大升阻比为20.680 56,数值计算直接算得的最大升阻比为20.680 31,相对误差0.001%,证实了优化模型的有效性。加装小翼后,最大升阻比增加了5.62%,总阻力减少了4.13%,翼根弯矩增加了2.88%。