基于变频率区间约束的结构材料优化设计

针对频率约束的结构材料优化问题,基于结构拓扑优化思想,提出变频率区间约束的结构材料优化方法。借鉴均匀化及ICM(独立、连续、映射)方法,以微观单元拓扑变量倒数为设计变量,导出宏观单元等效质量矩阵及导数,进而获得频率一阶近似展开式。结合变频率区间约束思想,获得以结构质量为目标函数、频率为约束条件的连续体微结构拓扑优化近似模型;采用对偶方法求解。通过算例验证该方法的有效性及可行性,表明考虑质量矩阵变化影响所得优化结果更合理。     

基于设计结构矩阵的过程系统优化方法

明确了过程系统优化对现代企业管理以及设计结构矩阵对过程系统优化的重要性;对设计结构矩阵的定义、特性和基于设计结构矩阵的过程系统建模步骤进行了详细介绍.研究结果表明DSM是一种有效的建模方法,能够为企业过程系统的结构改善、过程优化等提供有力支持.     

一种机床固定结合面形状的拓扑设计方法

提出了一种考虑动力学特性的机床固定结合面形状的拓扑设计方法,将固定结合面实际接触区域的接触刚度模型等效为一种有限单元材料模型,给出了其材料等效模型——弹性模量及剪切模量的计算方法,并以此等效模型确定了固定结合面接触单元的刚度矩阵。采用渐进结构优化法进行固定结合部接触区域拓扑形状的优化设计,即采用删除准则,消除对总体固有频率贡献较小的接触区域材料,达到主动设计结合面实际接触区域的拓扑结构。通过车头箱与斜床身的螺钉结合面的工程案例,阐述了拓扑形状的动力学主动设计的基本流程,证明了这种方法的可行性与实用性。     

基于等效静态载荷法的多相材料结构动态拓扑优化设计

为了满足多相材料结构动态性能要求,提出一种基于等效静态载荷法的多相材料结构动态拓扑优化设计方法。采用序列固体各向同性料插值模型惩罚刚度矩阵和质量矩阵,以多个动载荷作用的多相材料结构总动态柔顺度最小化为优化目标,以结构质量和成本为约束条件,构建多相材料结构动态拓扑优化模型,利用等效静态载荷法将多相材料结构动态拓扑优化问题转化为多工况下的多相材料结构静态拓扑优化问题,以降低灵敏度分析的复杂程度;采用移动渐近线算法求解多相材料结构动态拓扑优化问题。数值算例结果表明所提方法是有效性的,与传统的拓扑优化方法相比,基于等效静态载荷法的多相材料结构动态拓扑优化求解时间节省了75%,大大提高了计算效率;与单相材料拓扑优化结果相比,多相材料结构动态拓扑优化设计获得的结构具有更好的动态性能。     

基于LQR的粘弹性阻尼器参数优化方法

粘弹性阻尼器(VED)参数优化是VED设计中的一个重要问题。通常采用LQG最优控制进行参数优化,该方法需建立滤波器,将有色噪声转化为白噪声,需求结构的响应方差,比较复杂。采用等效刚度和等效阻尼力学模型,基于LQR控制优化理论提出了VED参数优化方法,将被动控制效果与主动控制效果逼近,通过矩阵初等变换,根据最小二乘法推导了VED的参数优化公式。计算实例表明所提出的方法是非常有效的。     

主动隔振平台模态区间参数模型的独立模态控制方法

针对六自由度隔振平台模态区间参数模型的控制器设计问题,提出了一种模态参数存在摄动时的独立模态控制设计方法,其中将振型矩阵存在不确定性时的模态位移变换转换为模态坐标下增广的等效模态位移测量噪声,在模态控制器设计时通过对噪声的适当加权进行处理;将振型矩阵存在不确定性时的实际控制力变换等效为模态控制器设计时的控制输入矩阵的摄动.通过所提出的方法,将振型矩阵存在不确定性的模态控制器设计问题转换为输入矩阵存在摄动的新辅助系统的控制器设计,为模态参数区同模型的性能鲁棒控制器设计奠定了理论基础.对六自由度隔振平台进行了直接干扰和地基干扰下的主被动隔振实验,实验结果证实了所提方法的有效性.     

复杂产品开发项目系统化管理方法

为了克服传统的产品工程设计过程与项目开发过程相分割对产品项目开发整体绩效的不良影响,本文提出了一种复杂产品开发项目系统化管理方法。首先,产品工程设计过程用设计结构矩阵来描述并从改善信息流的角度对设计结构矩阵予以优化从而识别出具有迭代关系的活动。具有迭代关系的活动或通过解开迭代关系而变为串行或并行的活动或通过强化其迭代关系而组合成一个单一的活动。基于设计结构矩阵的优化结果是一组数量不多的设计结构矩阵。针对每一个设计结构矩阵构造相应的CPM网络图并计算相应的关键路径以及识别关键活动。然后,通过传统的“赶工计算”或增加关键路径上串行活动的并行度来识别可行的优化项目实施方案。最后,案例分析证明了该方法的可行性和有效性。     

双塔结构振动主动控制研究

针对双塔结构所具有的模型不精确及承受随机外力作用这一特点,为保证系统控制的顺利实现,采用了广义预测控制策略.在优化目标选择方面,以控制增益矩阵的Frobenius范数及控制效果作为优化目标,并采用遗传算法进行优化,通过优化得到了几组次优解,这些解可以供设计者进行选择.最后给出了计算实例.算例表明这一方法是有效的.     

局部预压力结构扁挤压筒的分析研究

通过对扁挤压筒结构的优化分析,提出了局部预压力结构扁挤压筒模型,给出了对模型的有限元分析结果.采用局部预压力结构方法设计的扁挤压筒,与等效厚壁圆筒法设计的扁挤压筒相比,在同等条件下,可以使危险部位的等效应力明显降低.     

采用等效有限元模型的复合材料机翼结构优化

在机翼设计过程中,将等效有限元模型(EFEM)方法应用于考虑静力学和动力学要求的机翼结构优化。提出了"三步走"的结构优化策略,将一个多变量的复杂优化问题转换为一系列少变量的简单优化问题,对某支线客机的复合材料机翼进行了优化设计。首先以位移、静强度和颤振速度作为约束条件对机翼复合材料铺层比例进行优化;然后以静强度和结构稳定性作为约束,以最小化结构质量和结构效率作为优化目标,对各翼肋之间的加强壁板进行优化设计;最后再以位移和颤振速度为约束,对机翼结构总体刚度进行优化设计。结果表明:EFEM方法具有快速建模和计算量少的优点,采用"三步走"优化策略具有更高的效率,适用于初步机翼结构优化设计。