结构优化设计的一种新方法——改进的可行方向法

本文提出了一种结构优化设计的新方法——改进的可行方向法。该方法计算简单、方便,一次调参幅度大,收敛快,重复的结构分析次数少,较之现有的各种准则法、可行方向法以及其它约束最优化方法有显著的优越性,特别适用于求解在多种载荷条件下,具有多个位移约束和应力约束条件的大型结构优化设计问题。     

非线性结构的二级优化——齿行法和截面优化的结合

本文提出网格加筋筒壳在多种载荷工况、多种类型约束(位移、应力、稳定性和尺寸约束)条件下最轻重量设计的齿行法。利用射线步把设计点拉到最严约束界面上,然后使用单位移准则步或满应力准则步来确定设计变量修改的方向和步长,直接找到一个最优解为止。本文采用修正的摄动法和敏度分析的降维法并结合截面优化概念,把一般只适用于线性结构的一些近似重分析方法推广到非线性结构,拓宽了齿行法在工程中的使用范围。     

运载火箭薄壁加筋壳体的结构优化

本文讨论了运载火箭薄壁加筋壳体结构设计当前的技术状况。提出了一种结构设计的交互式计算机方法。这个方法可以考虑不同形状的加筋元件,在基本分析中考虑了处于失稳后状态蒙皮的有效刚度的影响,薄壁加筋条的弯扭耦合失稳以及塑性失稳。进而建立了一整套分析程序。为方便设计人员使用,采用了交互式计算机方法,它把求解非线性规划的“黑盒子”方法和人-机交互技术结合起来。编制了面向用户的结构优化程序。在优化模块中包括了把外惩罚函数概念和随机搜索相结合的混合方法及序列二次规划法。设计例题的计算结果表明了所提出方法的正确性。     

大型导弹车工作模态识别研究及应用

针对大型导弹车在运输状态下的动态特性识别问题,设计制作了能够反映大型导弹车主要动力学特征的简化模型,使用最小二乘复指数法（LSCE）对简化模型进行了动态特性识别,对识别结果进行了分析和评估,并将最小二乘复指数法应用到真实大型导弹车运输状态的模态识别中。可为大型导弹车运输状态下的动力学特性分析提供参考。     

杆元素和梁元素的动刚度矩阵

本文回顾了有限元素法中刚度矩阵与质量矩阵的形成,分析了应用这二矩阵决定杆和梁的固有特性所产生的误差及其主要原因。然后从运动方程出发推导了杆元素和梁元素的动刚度矩阵。应用动刚度矩阵可以求得杆和梁各阶固有特性的精确解。今后,我们将陆续介绍关于这些动刚度矩阵在变截面梁和平面构架中的应用。     

一个飞机结构优化设计软件

本文根据有限元分析基础,研究薄壁结构在应力、位移、最小尺寸约束下结构最轻重量的优化设计问题。用Kuhn-Tucker(库恩-塔克)必要条件将多个位移约束简化为单一位移约束(称为最临界位移约束),建立位移约束下的优化设计准则.从而避免大批拉格朗日乘子的计算,并结合满应力优化设计准则,形成了在有效约束界面逐步逼近最优设计点的方法——包络法。用某型飞机后机身一段优化设计作为本文的实际应用,得到令人满意的结果。     

原型几何规划解法的研究

原型几何规划法是把目标函数进行Taylor展开,形成一个二次函数,把约束函数缩并成线性函数,这就形成一个二次规划问题。用乘子法求解。它既能解决与约束条件数目无关的复杂的正定几何规划问题,又能解决广义几何规划(带有负系数的几何规划)问题。     

大规模非线性规划的最新发展概况

主要概述了大规模非线性规划理论和算法在９０年代发展概况,分别介绍了一般大规模非线性规划,稀疏大规模非线性规划,大规模边界约束最优化和大规模二次规划,详细讨论了大规模非线性规划所面临的主要困难及解决途径,指出和分析了大规模各种类型问题解法的基本思想,同时简单介绍了这些解法的理论结果,数值结果和应用软件,此外,本文还讨论了大规模非线性规划的发展动向。     

用图解法确定工序尺寸的分析

零件机械加工的工序位置尺寸的确定方法,在苏联各种文献中尚乏完整确切的办法,往往在设计精密零件工序内容时,工序位置尺寸难于决定。英美最近有用图解的办法来决定工序位置尺寸的,国内还少专文介绍。木文首先简要地介绍图解的方法与步骤,然后根据尺寸链解算法及基准不重合误差进行分析,详尽地阐明此法的基本原理以利于理解与掌握。     

空间特性模拟的微小飞行器结构设计与动特性分析

为研究空间碎片等非合作目标的可见光、红外及运动规律等空间特性,一般通过微小飞行器进行模拟,因此,对微小飞行器结构设计提出了小发射尺寸、大展开面积、轻质、高承载等技术需求.本文基于立方星架构思想,进行了空间特性模拟微小飞行器的结构方案设计.在分析卫星构型设计特点的基础上,结合设计要求、发射的重量及空间限制等约束,提出了舱...     

复合材料翼面结构满足颤振速度约束优化设计

本文对复合材料翼面结构进行了满足颤振速度约束的最小重量设计。目标函数为结构重量,颤振速度及工艺尺寸要求为约束条件,运用可行方向法求解优化问题。文中用双三次多项式来模拟翼面复合材料蒙皮厚度,多项式系数及其他有限元的厚度或横截面积为设计变量,通过变量成组减小设计规模,用解析法求颤振速度对设计变量的导数。文后用本法对两个机翼盒段模型进行了优化设计。     

基于进化Kriging模型的金属加筋板结构布局优化方法

借助于试验设计和进化Kriging近似模型,提出了一种金属加筋板结构布局优化策略.其基本思想是用试验设计法选取样本点,进行有限元分析得到该样本点的响应(重量、屈曲因子和剩余强度系数),以此分别建立Kriging近似模型.并采用更新技术提高Kriging模型的精度,应用折衷法和遗传算法对该近似模型进行优化获得最优解.金属加筋板结构设计变量包括加强筋型式、加强筋间距和尺寸变量,约束为强度和屈曲.本文所做的金属材料加筋板结构布局优化设计算例表明,所提方法优化效果明显,优化效率高.     

智能抛物面天线分层序列最优控制

为了保证大型天线结构的精度,可采用智能结构控制天线形变规律。这样可以大大降低结构的重量并使结构具有更高的形状精度。为使智能天线结构处于最佳工作状态,针对智能抛物面天线结构,建立了以反射面的半光程差的平方和为首要目标,以作动器能耗最小为次要目标的分层优化模型,优化模型同时考虑结构强度约束和作动器性态约束。模型转化为两个序列二次规划问题进行求解,实现了对智能抛物面天线的准静态形状最优控制。对某6米天线结构进行了最优调控和讨论。按该模型进行调控,可以使天线在任意方向的任意载荷下实现保型调控,并使调控能耗最小。表明可以用较少的作动器实现大型天线结构的高精度控制。     

级间杆系的有限元分析和满应力设计

本文对多级导弹的级间杆系进行了力学模型简化,用有限元素法进行应力分析,用“满应力法”进行重新设计,采用FORTRAN语言编制计算程序,该方法可使结构分析和结构综合的品量、效率得到明显提高。     

复合材料加筋板结构的二级协同优化设计方法

针对复合材料加筋板结构的布局和铺层优化问题,发展了一种二级优化设计技术。第一级采用基于近似模型技术的布局优化方法,以筋条形式、个数、截面形状和铺层厚度作为设计变量,以结构质量最轻为目标函数,实现加筋板结构布局形式和截面尺寸的布局优化;第二级借助于等效弯曲刚度法和遗传算法,考虑层合板的制造和工艺约束,以层合板的各铺层角作为设计变量,以层合板弯曲刚度系数与上一级优化所给最优弯曲刚度系数之间的误差最小为目标,实现了复合材料加筋板在固定铺层层数下的铺层顺序优化;在二级优化的基础上,通过协调稳定性约束,实现综合优化。算例表明:采用二级优化设计方法,可以很好地实现复合材料加筋板的布局优化设计。     

一种可重构3-RRR平面并联机构及其工作空间分析

在传统三自由度平面并联机构的基础上,提出了一种新型可重构三自由度平面并联机构。首先,基于方位特征方程的并联机构拓扑结构设计理论与方法,设计了一种可重构支链,实现3-转动副移动副转动副（3-revolute-joint,prismatic-joint,revolute-joint,3-RPR）型与3-转动副转动副转动副（3-revolute-joint,revolute-joint,revolute-joint,3-RRR）型平面并联机构之间的切换。然后,以3-RRR构型为例,分析了机构重要的拓扑指标：方位特征、自由度及耦合度,并基于机构的结构特性及几何约束条件,采用封闭矢量法,推导出运动学逆解模型。最后,分别基于支链的几何约束法及逆解模型,分析了机构的位置工作空间,并研究了杆长行程变化对工作空间的影响。本文不仅为机构工作空间的分析提供了一种新的思路,而且为机构的设计提供了一种新的选择。     

复合材料机翼结构形状/尺寸综合优化设计

提出了一种复合材料机翼结构的形状／尺寸综合优化设计方法,对形状／尺寸综合优化问题进行解耦处理,得到了一种双层循环优化策略。采用均匀设计法给出若干样本点,使用准则优化手段进行尺寸优化设计,构造了形状设计变量与尺寸优化结果之间的二次多项式响应面模型,采用复合形法完成了基于响应面的形状优化设计。最后,对某型大展弦比飞翼结构进行了优化设计。优化算例结果表明,所提方法可行且有效,有较高的优化效率。     

多点压力扫描阀系统在测量大型复射流流场中的应用

一种由微机控制的测量速度和压力的快速扫描阀系统已经用于双流道氧枪复射流流场中。在氧气炼钢转炉中为了使 CO 进行二次燃烧,必须使用双流道氧枪。为了研究双流道氧枪复射流特性,在射流完全发展区沿直径方向放一根测杆,在测杆上排列着96支皮托管。皮托管末端的总压管和静压管用塑料软管分别与扫描阀中的4个压力传感器相连接,在16秒钟内扫描阀能自动扫描192个测压点。结果,总压、静压和速度分布能立即显示在 CRT上。为了获得高的测量精度,压力传感器的零点漂移能由软件来消除,同时每支皮托管都用 DANTEC 标定设备进行了速度标定。该测量系统也能用于其它工业规模的流场,如大型风洞,喷气发动机,流化床等。     

复合型跨声速风洞AGARD-B标模设计与加工制造方法

提出一种内部嵌套金属骨架/外部光敏树脂快速成型制造复合型跨声速风洞模型的方法,以AGARD-B标模为验证实例,介绍了复合型模型内部金属骨架与光敏树脂外形结构设计与加工制造方法,并完成了验证模型机翼金属骨架结构优化设计;对验证模型的强度、刚度校核与试验系统振动分析结果表明,在跨声速范围此方法基本可行.与金属模型相比,复合型模型减小了风洞模型重量,提高了模型-支撑系统固有频率,缩短了模型设计与加工周期.     

多项式矩阵消元法

目前在大型火箭的稳定性判别计算中,首先给出描述系统的运动微分方程和控制微分方程,对这些微分方程进行拉氏变换。若这些微分方程是线性的,则得到一组线性代数方程。求解这组代数方程,就可以得到分布在复平面内的一组根,根据这组根是落在复平面的左半部分,还是右半部分,就可以判断系统是否稳定。一般情况下,描述整个系统的微分方程组为二次线性微分方程组,可用下式表示: AX BX CX=0 这里X、X、X为n维列向量,A、B、C为n×n维的常系数矩阵,经过拉氏变换,其特征行列式为; |AP~2 BP C|=0 这里P为微分算子,每个元素最高为二次多项式。这样,系统的稳定性判别计算就归结为求