遗传算法结合反设计的翼型优化设计研究

针对传统的气动外形优化设计存在计算量大、精度低的不足，以及采用余量修正方法的气动外形反设计存在难以提供合理目标压力的难题，为了提高已有气动外形设计方法的工程实用性，创新性地将优化方法中的遗传算法与反设计的余量修正方法相结合，并采用高精度的CFD分析方法，进行了翼型的气动外形设计。设计实践表明，文中的气动外形设计方法是可行的，且由于在优化方法和反设计方法中采用了不同的CFD分析方法，提高了气动外形设计的效率和精度。     

面向对象设计与结构化设计的比较

本文通过对面向对象设计和结构化设计的设计思想和方法的分析和比较，提出了结构化设计与面向对象设计各自的适用范围，指出了在面向对象设计技术逐渐得到广泛应用，并成为主流程序设计方法的同时，结构化设计技术仍然会长期存在，指导我们的软件设计．     

低噪声对转螺旋桨的翼型—螺旋桨一体化设计方法

根据先进翼型设计方法和对转螺旋桨设计方法，研究发展了一种低噪声对转螺旋桨设计方法。该方法通过翼型设计和对转桨设计的交替应用和研究设计具有较好空化特性的先进翼型，使对转螺旋桨在具有较高效率的同时，桨叶各剖面的空化数与抗空化翼型的空化特性要求相符合，以避免或减弱叶片表面空化的发生，从而降低了桨叶的噪声。根据这一方法对某对转螺旋桨进行了设计。     

金属－陶瓷梯度材料的弹性和弹塑性设计

系统研究了金属－陶瓷梯度材料在不同组成分布情况下的制备热应力分布规律和特征，提出了优化梯度材料组成和控制梯度材料破坏的方法，考虑了弹性和弹塑性二种设计方法，讨论了二种设计方法的特点和不同，结果表明，对于由韧性金属和陶瓷合成的梯度材料，弹塑性设计比弹性设计更为合理。     

面向对象设计与结构化设计的比较

本文通过对面向对象设计和结构化设计的设计思想和方法的分析和比较，提出了结构化设计与面向对象设计各自的适用范围，指出了在面向对象设计技术逐渐得到广泛应用，并成为主流程序设计方法的同时，结构化设计技术仍然会长期存在，指导我们的软件设计。     

基于Inspire的S195柴油机活塞轻量化分析

采用Inspire软件对S195柴油机活塞进行轻量化设计，分析了设计流程，确定了载荷和约束条件，探讨了形状控制方法和几何重构方法对优化结果的影响。通过改变形状控制方法和几何重构方法设计了12种优化方案，并通过强度校核对比，最终确定对称的手动重构方案为最优结果。     

套筒滚子链传动的可靠性设计

根据可靠性设计理论，结合套筒滚子链传动的传统设计准则和方法，研讨了套筒滚子链传动的可靠性设计方法，并列举了设计实例。     

圆柱齿轮齿面接触疲劳强度的可靠性设计方法

根据可靠性设计理论以及齿轮的设计准则和方法，研究了圆柱齿轮齿面接触疲劳强度的可靠性设计方法，并列举了设计实例。     

高层钢框架多遇地震下合理刚度设计方法的验证分析

高层钢结构的合理刚度设计方法是一种不同于传统设计思路的新的抗震设计方法，它将抗震验算转换为对抗震结构的刚度设计，从而掌握了抗震设计的主动性，使结构设计做到科学合理。总结了高层钢框架结构多遇地震下的合理刚度设计方法，并对该设计方法进行了反应谱和时程的验证分析。     

带转换层高层建筑结构中转换梁截面设计方法的探讨

对带转换层高层建筑结构中转换梁截面设计方法进行了探讨，重点对转换梁截面设计的偏心受拉构件截面设计法、深梁截面设计法和应力截面设计法进行了研究，提出了转换梁截面设计方法的选用原则，可供实际工程设计时参考。     

基于WAVE方法的摩托车车架设计

在摩托车整车设计中,车架和车身覆盖件是最为复杂的总成,设计难度大,装配精度和相对位置关系难以保证.而且,总布置设计和变型车设计经常需要改变车架的尺寸,从而导致车架及其相关零部件的全部重新设计,造成极大的重复设计的浪费.采用WAVE方法,可以通过整车参数控制车架及其零部件的自动更新,极大提高整车设计和变型车的开发效率.     

某型载货车车架结构的优化设计

在某型载货车车架的概念化设计的基础上,以有限元结构分析和优化算法相结合为手段,对横梁和纵梁的截面尺寸进行优化,建立了车架的力学模型,优化参数模型,优化数学模型,有限元模型,采用ANSYS参数化设计语言编制了优化设计程序,用ANSYS软件中的零阶优化方法获得最优设计。计算结果表明该优化设计方法的有效和高效,该方法可广泛应用于车架的优化设计工程。     

在荷载作用下变截面门式刚架的优化设计

利用变截面单元beam54离散变截面门式刚架,建立了变截面门式刚架的有限元模型、优化参数模型和在荷载直接作用下的优化数学模型,运用ANSYS的一阶优化算法求解该数学模型获得变截面门式刚架的最优设计,算例表明该方法的优化效果显著,并且效率高,能节省一定钢材,是门式刚架轻量化设计有力的计算机辅助设计方法。     

光同步数字系列帧同步性能分析

用Ｂｅｒｎｏｕｌｉ概率模型建立了帧同步性能分析的方法,用此方法计算了衡量ＳＴＭ－１同步性能的４个重要参数,分析过程中同时讨论了帧同步系统设计时应该注意的一些问题,给出了公式和图形可作为具体设计时参考。     

刚架结构拓扑修改的加权广义逆方法

利用刚架结构刚度矩阵的加权分解和矩阵加权广义逆理论,提出了刚架结构拓扑修改方法——M-P加权广义逆拓扑变化法。该方法适用于刚架结构拓扑优化设计(特别是局部优化设计)的重分析。由于文中给出的刚架结构拓扑变化公式都是显性而简单的,所以具有很好的计算效率。     

钢框架结构直接基于位移的抗震性能设计

为更好地实现基于性能的抗震设计思想,采用一种直接基于位移的抗震设计方法对钢框架结构进行设计,依据初步设计的结构得到结构的屈服位移,根据大震作用下的设计目标位移,计算相应的延性系数,确定等效黏滞阻尼或强度折减系数,从而构造相应的高阻尼弹性反应谱或弹塑性反应谱,并得到相应的位移反应谱.以二折线模型模拟结构的性能曲线,在位移...     

房屋加层外套框架结构方案的优化设计

在旧房增层改造中采用外套框架结构体系时,框架型式具有跨度大、底柱高的特点,按常规设计时往往为肥梁胖柱,工程造价高,使用空间较低.本文提出了房屋加层外套框架结构方案的优化设计方法,利用适用于机械制造的优化软件包,编制了用于钢筋混凝土结构的优化程序,程序采用分部优化法,以结构成本为作为目标函数进行优化设计,并结合工程实例作了优化计算.结果表明本文提出的方法能合理地利用材料的性能,协调各构件的几何参数,从而减小工程成本.     

平面刚架的极限优化设计

平面刚架极限优化设计是线性规划问题．采用线性对偶规划解法,解决了约束方程数目过多的问题,在静力法优化设计中,成功地处理了多余力变量的无限制变化问题．算例表明,采用线性对偶规划解法使平面刚架的极限优化设计较容易实现．     

钢框架预应力支撑结构拉索初始预拉力设计方法

为了研究钢框架预应力支撑结构体系中拉索初始预拉力的取值方法,从理论上对钢框架预应力支撑结构体系进行分析,推导出预应力框架支撑结构体系拉索初始预拉力的取值公式,得到预应力拉索初始预拉力与结构层间位移角之间的关系.采用反弯点法,推导出预应力框架支撑结构体系的抗侧刚度计算公式,得到预应力框架支撑结构体系的抗侧刚度与构件的材料属性、截面属性、预应力拉索与水平面的倾角有关,与拉索的初始预拉力无关.基于推导出的预应力拉索初始预拉力和层间位移角的关系公式,提出一种预应力拉索初始预拉力的设计方法,通过算例验证了提出的预应力拉索初始预拉力设计方法的可行性,保证结构体系在设计的外荷载作用下,卸载索不退出工作,而增载索的安全储备提高了30%左右.     

Back Frame Section Size Optimization of Large Aperture Telescope

大型射电望远镜背架截面尺寸优化

吴青龙¹, 姚展¹, 吴坛辉¹, 侯仰青¹, 张华振¹, 许谦², 王娜²

（1.上海跃盛信息技术有限公司,上海 201109;

2.中国科学院新疆天文台, 乌鲁木齐 830011）

摘要：

大型射电望远镜背架结构是支撑反射面的重要零部件,直接关系到反射面的型面精度。其优化设计对于保证大型射电望远镜型面精度,减轻结构重量具有关键意义。论文构建两种方法对超大型射电望远镜背架杆件截面尺寸进行了优化设计。其一是基于拉格朗日乘数法和Kuhn-Tucker条件,以初始桁架中杆件的内外半径为设计变量,结构重量为约束条件,结构柔度为目标函数,建立桁架结构杆件尺寸优化的数学模型及其优化准则。其二是基于ANSYS一阶优化理论,以杆件的内外半径为设计变量,背架RMS为目标函数,结构重量为约束条件构建一阶优化模型。从不同工况RMS、优化结构应力均匀性和优化效率几方面进行对比。结果表明,两种算法均能有效减小结构变形、提高RMS,但准则法相较于一阶算法具有相对更好的优化结果。

关键词：射电望远镜;反射面精度;背架结构;尺寸优化;准则法;一阶优化