结构动力鲁棒优化设计方法综述

如何提高结构动力学性能的鲁棒性,以减小各种不确定性因素对设计结果的影响是当前学术界和工程界研究和关注的热点问题之一。该文阐述了结构动力鲁棒优化设计的基本概念,从基于Taguchi的方法、基于多目标优化的方法和基于响应面建模的方法三个方面对结构动力鲁棒优化设计的研究进行了综述。以双转子为例,从结构的动力响应要求出发,采用响应面建模、多目标优化的方法进行了设计并与采用Taguchi方法得到的结果进行比较。结果表明,基于响应面建模、多目标优化的方法能够获得多个具有鲁棒性的设计方案,在处理具有不确定性的结构动力学问题时有着很大的应用潜力。最后,对当前方法和后续研究内容作了简要总结和展望。     

平面桁架结构拓扑优化设计的改进智能算法

结构拓扑及形状退火算法(STSA)用于桁架结构拓扑优化设计,其优化特点为注重结构构型的改变而较少考虑结构的力学性能,而针对既定几何构型的桁架结构截面优化,满应力准则法(FSD)具有明显优势,因此,将其引入退火历程改进STSA。提出结构几何构型状态相对稳定判别方法,并以结构构型状态相对稳定作为引入FSD的最佳时机形成杂交算法。算例分析表明：该改进智能算法使寻优搜索过程更为稳定,其表现为搜索效率、鲁棒性和最优解均得以改善。     

结构动力优化设计的最大熵方法

本文首次将信息熵与最大熵准则由静强度结构优化引入动力优化领域，对于重量最轻，具有尺寸，应力及频率禁区约束的优化问题，自编程序，给出了典型算例及工程实例，结果表明该方法切实用效。     

漫谈结构优化设计

文章简明的阐述结构优化设计相关的一些基本问题,其目的在于向安装工程结构设计人员推介这门新技术.     

考虑自振周期的高层混凝土建筑结构动力优化设计

风载对高层建筑结构会产生一定的动力效应，控制这种动力效应的有效方法之一是限制结构的自振周期。本文提出了一种以有限元分析和严格推导的优化准则方法为基础的动力优化设计方法，将结构构件的截面尺寸作为设计变量，在构件单元的强度、构件单元尺寸和自振周期的限制等约束条件下，求解以最小结构重量为目标的最优解。算例表明，此算法十分有效、可靠，可适用于大型高层混凝土建筑结构的优化设计。     

非平稳随机激励下基于动力可靠性的结构优化设计

基于Priesfley的演变谱密度理论，对于工程中常用到的衰减指数函数调制的演变过程激励，通过对结构响应的合理简化，得到响应特征的解析形式。结合首次超越破坏的二状态马尔可夫假设和结构系统可靠性理论计算系统的动力可靠性，并在此基础上进行了优化设计。和常用算法相比，减少了计算量。     

基于动力响应的结构动力修改方法

当结构受外激力作用其动力响应超过规范要求时,用傅立叶变换分析结构动力响应,建立了领域振动方程和灵敏度分析方程,确定合适的修改参数,由超过规范要求的动力响应部分识别结构设计参数改变量,使得修改后的结构动力响应能够满足规范要求。     

用于平板结构的动力吸振器参数优化设计

多重动力吸振器用于连续体主振系统减振时,其参数需要经过优化设计才能获得最优的减振效果,目前,参数优化设计方法还有待完善。研究平板结构动力吸振器减振参数优化设计方法,将平板-多重动力吸振器系统运动方程化简,推导得到优化的目标函数——动力放大系数函数,采用一种基于偏导数的优化方法得到多重动力吸振器的最优设计参数。通过数值计算和仿真分析验证所设计吸振器的有效性。结果表明,吸振器对平板振动有明显抑制效果,且在振子总质量比相等的条件下,振子数越多,吸振器的减振效果越好,减振频带越宽。     

输电塔结构离散变量优化设计方法

鉴于格构式输电塔结构具有杆件众多、型式复杂等显著特点,所以建设和发展既安全可靠,又经济合理的此类结构一直是工程界的研究热点和难点。因此,该文提出了一套完整的基于蚁群优化算法的输电塔结构离散变量优化设计方法。该方法是在结构的截面、拓扑和形状变量统一转化为离散变量的基础上,将4类不同层次的优化问题统一为不同规模的标准化旅行商问题,并最终采用蚁群算法实现输电塔结构的优化设计。通过对某一实际输电塔结构的优化设计表明：该文方法不仅可以简单高效的求解输电塔结构的截面、拓扑、形状和布局优化问题,而且清晰明确的阐述了不同优化内容的物理意义和优化准则,实现了优化方法和思路的统一。此外,基于蚁群算法的输电塔结构离散变量优化方法通用性强、易于程序化,而且具有非常好的工程应用前景。     

基于改进渐进结构优化方法的结构动力优化研究

在对渐进结构优化方法基本理论分析基础上,根据结构动力学的拓扑优化特点,结合尺寸优化理论,提出了一种新的删除准则。探索了一种改进型渐进结构优化方法,并叙述基本的优化步骤。最后,融入了质量、应力、位移以及频率等动力学约束条件参数,运用该方法进行谐激励力作用下的板结构动力响应拓扑优化。算例表明,改进渐进结构优化方法对结构动力学拓扑优化问题具有一定的适用性,拓展了基本渐进结构优化方法的应用范围。     

产品结构及其包装的优化设计方法

开发新产品时有必要根据包装的需要设计结构,并综合考虑其包装设计。即合理选择原材料及结构,提高产品自身强度,减少缓冲材料使用量;简化产品的包装结构设计,减少包装对环境污染,降低包装成本。这是一个多目标,有复杂约束条件的问题,难于用常规优化技术求解。文中通过实例说明产品结构及其包装的实用优化设计方法。     

区间参数结构动力优化的改进方法

针对区间参数结构,提出一种改进的动力响应的区间优化方法。由于区间优化问题一般要比确定性优化问题的求解复杂得多,因此,通过优化结构动力响应区间值的上界,将区间优化问题转化为近似的确定性优化问题。为了得到结构动力响应更加准确的区间值,把结构动力响应Taylor展开式中的一阶导数也看成区间的,这样得到的区间值能近似包含精确值。在区间优化方法中,设计变量的中值和半径都被选为优化变量,可以得到比传统确定性优化方法更多的优化信息。把该方法应用于典型刚架结构,优化结果表明,区间优化方法不仅能得到与传统优化方法大致相当的设计变量最优值,还能得到实际问题中当设计变量取不到最优值而有微小变化时,目标函数值的一个变化范围。     

建筑结构优化设计探析

在建筑物的结构设计中,选择不同的设计方案以及选择不同种类的建筑材料都会对工程的造价产生较大的影响,因此建筑物结构的优化设计方案尤为重要。结构师在保证安全性的前提下,应该敢于挑战新的结构形式,使建筑师的意图得以实现。在建筑结构设计的过程中,在基本满足建筑师设计意图的基础上,平面布置应尽量规则,对称,尽量缩小质量中心和刚度中心的差异;使建筑物在水平荷载作用下不致产生太大的扭转效应。     

基于随机振动的拱圈结构动力机会约束规划设计

针对地震振动作用的随机性,建立了带有随机参数的结构动力机会约束规划设计模型,在拱圈结构的动力优化设计中,采用随机模拟技术,利用上述模型对工程实例进行了分析计算,优化结果充分显示动力机会约束束规划设计可有降低拱圈结构受地震振动袭击时的系统风险。     

GPS定位浮标结构优化设计

根据GPS定位浮标对结构的要求，分析现有结构中存在的缺点，并提出优化设计方案。     

基于结构谐振CAE分析的注塑机械手优化设计

注塑机械手是对塑料加工生产进行自动控制的生产设备.在实际工作过程中,注塑机械手在快速响应的控制条件下会产生结构谐振,影响机械手的定位精度.应用参数化建模方法和CAE软件对注塑机械手进行结构谐振有限元分析,并基于多学科优化设计平台,以减小谐振为目标,采用自适应模拟退火算法对机械手的结构尺寸进行优化设计,最终降低了机械手平台振动,提高了机械手的定位精度,并实现了设计优化过程的自动化,为类似产品的设计开发提供了系统的参考方法.     

基于遗传模拟退火算法的汽车动力总成悬置系统优化设计

针对某轿车在发动机低速工况下,动力总成悬置系统隔振效果不足,以悬置系统的固有频率配置和系统的解耦率为综合优化目标,应用遗传模拟退火算法对悬置刚度参数进行了优化设计,优化后的悬置系统固有频率配置更加合理,主要方向的解耦率增大。整车试验结果表明,优化后的悬置系统隔振效果满足了设计要求。     

灾后维修结构的优化设计

钢筋混凝土结构的规范设计为其灾后维修加固提供了可能性,受灾结构的可靠性度水平评估是灾后结构决策处理的理论依据。同时也为灾后结构的维修可靠度决策提供了前提条件。本文在此基础上建议了基于最佳维修可靠度水平的灾后结构加固设计方法,对恢复复灾后结构使用功能,继续股役,具有重要的科学意义和显著的经济意义。     

外装饰板结构的优化设计

针对现在建筑行业流行的铝合金板材等外装饰材料，在风载和不规定（意外）载荷作用下，探讨其结构形式的优化设计，得出了比较满意的结果。