基于改进模拟退火算法的复合材料层合板频率优化

针对复合材料层合板频率优化问题,结合可行规则法和直接搜索模拟退化算法,提出了一种自适应模拟退火(SA)改进算法。层合板优化目标是基频、频率带隙以及给定基频和带隙约束的层合板厚度。设计变量包括铺层角度和铺层数两种离散变量。改进算法的自适应新点产生模块采用依赖温度的动态调整搜索半径,改善了直接搜索模拟退化(DSA)算法易陷入局部极值的缺陷,而可行规则法的引入提高了SA算法求解约束问题的效率和简易性。采用Ritz法进行频率响应分析以考虑弯扭耦合影响。不同铺层数、角度增量和长宽比时的层合板3类算例结果显示:改进算法能有效求解层合板频率优化,可获得更多或更好的铺层顺序全局优化解。     

局部单双层网壳结构的参数分析

为考虑设计变量之间的相互作用和荷载组合的影响,采用均匀设计法进行局部单层、双层网壳的参数分析。考虑了网壳矢高、单层范围面积、单层部分杆件的设计应力比等设计变量。使用较少的计算实验次数,得到材料用量、最大位移、基本频率和屈曲荷载的反应面近似函数,以及变量、组合变量的显著性顺序。局部单双层六边形网壳的材料用量和屈曲荷载受单层范围面积影响最大。预应力局部单层、双层六边形网壳的材料用量和屈曲荷载受单层部分杆件的设计应力比影响最明显。     

复合材料层合板及机翼格栅结构的动态特性优化设计

以复合材料层合板各单层连续变化的铺层角度为设计变量, 在有限元软件中对层合板结构的基频进行优化分析, 在四边简支和固支两种不同的边界条件下, 结构的基频分别提高了4.9%和16.2%, 并对优化前后结构的静力失效强度进行了对比分析。随后将这种优化方法应用到某无人机复合材料机翼格栅结构中, 针对格栅结构蒙皮和肋板共计24个纤维铺层角度进行了优化设计, 使结构基频提高了10.6%, 同时结构的承载能力也有了一定程度的提高。     

基于改进鲸鱼算法的复合材料层合板优化设计EI北大核心CSCD

针对层合板铺层优化问题,提出一种改进鲸鱼算法(improved whale optimization algorithm,IWOA)。通过引入对立学习策略保持进化过程的多样性,同时结合非线性收敛因子和自适应阈值提高IWOA的全局搜索能力;以层合板的铺设角度为设计变量、基频及带隙为优化目标进行板的频率优化,并使用Ritz法求解。基于IWOA算法对长宽比分别为1和2的复合材料矩形层合板进行优化研究,并与鲸鱼优化算法(whale optimization algorithm,WOA)、分层优化算法(layered optimization algorithm,LOA)和差分进化算法(differential evolution algorithm,DEA)进行比较分析。结果表明,相较于LOA、DE和WOA算法,IWOA具有更好的全局收敛性,且在处理多模态问题时更具可靠性。     

四边固支球面扁壳的振动解析法

本文用解析法研究了四边固支球面扁壳的自振特性,并求出了基本频率和一系列固有振动频率。本文计算证明该壳的基频可近似用无矩理论计算;壳厚的变化并不十分影响基本频率的值,本文用解析法研究了该种壳的强迫振动。     

基于直接搜索方法的层合板多目标优化设计

直接多目标搜索方法(DMS)是一种不需要计算梯度信息并且能实现全局收敛的多目标优化方法。基于直接多目标搜索方法,以简支层合板铺设角度为设计变量,基频和声功率为目标函数进行层合板结构振动与声多目标优化。分别以4层、8层复合材料层合板为例,用DMS方法对其优化设计,并与传统的遗传算法(GA)对比。结果表明,对于4层复合材料层合板,DMS方法比GA方法优化速度快,且能得到全局最优解;对于8层复合材料层合板,用DMS方法比4层板优化所需时间多,但相比GA方法,DMS方法优化更快。     

轻质弱辐射的阻尼夹芯复合材料圆柱壳的优化设计

基于三维弹性理论,对阻尼夹芯复合材料圆柱壳在简谐点力作用下的振动声辐射进行优化研究。建立了以总质量、基频和模态阻尼为优化目标的多目标函数优化模型,对纤维层和芯层厚度分布和铺层方式进行优化设计;经与其他文献及"有限元+边界元"法得到的结果对比,验证了三维弹性理论的计算结果的有效性;分析了三明治夹芯圆柱壳的振动和声辐射的影响因素,发现芯层中面线位置高于整壳中面线时有利于提高基频,降低声辐射功率;且随着铺层角的增加,固有频率呈抛物线型变化趋势,模态阻尼比则逐渐减小。经优化设计,声功率一阶共振频率向高频方向偏移20 Hz,最大声功率降低11.66 dB,200 Hz以下的低频段,声功率峰值密度明显降低。     

局部约束阻尼柱壳振动分析及优化设计

针对圆柱壳振动特性,给出局部约束阻尼柱壳模型。基于弹性、粘弹性本构方程用能量法建立动力学方程,研究阻尼段结构参数变化对振动特性影响。建立以阻尼轴向与周向分段数、阻尼段轴向与周向间隙、阻尼层厚度为设计变量,前三阶模态最大损耗因子为目标函数,利用多目标遗传算法对两端简支柱壳进行优化分析。通过分析、比较优化前后结构模态固有频率变化、损耗因子变化及幅频响应表明,合理贴敷阻尼段能有效减少阻尼材料用量,且在不改变柱壳固有振动属性条件下能达到更好的减振效果。     

折板型网壳的优化分析

 研究了折板型网壳的矢跨比、周边矢高和中心矢高的比值对网壳用钢量的影响，并以网壳用钢量为目标函数，网格数和网壳厚度为设计变量，采用穷举法和0．618法，对20-40m跨度的四角点支承的正方形平面两向正交正放折板型网壳进行了优化分析，给出了不同跨度和不同矢跨比时的最优网格数和最优网壳厚度．研究结果对折板型网壳的设计有一定的参考作用．     

分层有限元模型下层合板声功率优化设计

基于遗传算法对层合板结构辐射声功率最小化进行铺设角优化;利用分层有限元模型求解层合板固有频率及振速分布;通过声辐射模态理论计算结构辐射声功率。以铺设角作为设计变量、辐射声功率作为优化变量,分别以某4层、8层层合板结构为例,研究不同频率时声功率最小化对应的优化铺设角。数值分析结果表明,在同一优化铺设角下,优化后第一阶声功率与辐射总声功率差别不大;对相同层合板结构而言,随频率增加声功率优化量增大;相同厚度下层合板铺设层越多声辐射功率优化量越小。     

现代设计技术的最新进展─—“现代制造技术”系列之二

论述了现代设计技术的最新进展中最具代表性的三个方面，即并行设计、绿色产品设计和智能设计技术。围绕着设计现念和方法的彻底转变与更新，按照设计模式、设计观念和设计自动化等三个方面对以上研究领域的研究动态即发展方向进行了综述，并指出：并行、绿色与智能将是未来设计系统的主要特征。     

产品创新设计理论与方法综述

从工业设计和工程设计两个方面分析和归纳了当前产品创新设计理论与设计方法的发展现状,说明工业设计理论研究主要表现为设计思想、设计风格的研究,工业设计方法的研究主要面向设计思维本身和思维对象,中心是设计本身;工程设计理论研究主要表现为对设计过程的建模,工程设计方法的研究主要面向设计思维的模拟,中心是设计的手段。     

Myth and maturity: towards a new order in the decade of design

The industrial design profession has established a place for itself in a phenomenally short time. It is widely accepted as a useful service. But it is also still in the process of realizing its full potential as a service to a society going through a series of tremendous transformations.

To be human a man must understand what has been accomplished and what can be accomplished by the arts of man.