复合材料结构的多级优化设计方法

本文提出一种适用于复合材料结构的多级优化设计方法,即系统级优化和元件级优化。系统级优化以迭层板厚度为设计变量。从基于 Kuhn-Tucker 条件的优化准则出发导出改进设计变量的迭代式,寻求最优设计。元件级优化则保持最优迭层板厚度和节点位移不变,根据各分层应变能的大小来调整各分层的厚度,使材料分配趋向合理,进一步减轻结构重量。本文给出算例,研究复合材料结构在多种外载作用下,承受强度约束和位移约束以及满足给定挠曲规律和扭转变形规律条件下的优化设计。计算结果表明,本方法具有较高的效率,计算简单,收敛迅速易于工程应用。     

纤维增强复合材料冲击失效的二元模型分析

为了分析纤维增强复合材料在冲击载荷作用下的损伤破坏问题,提出一种基于二元模型的有限元方法. 将复合材料分为纤维束和等效介质2部分,根据它们的受力变形特点,分别采用杆单元和三维实体单元进行模拟,通过多点约束将2种单元集成为二元模型. 同时,对这些单元分别选用合适的失效准则模拟冲击作用下的损伤失效过程,并通过用户子程序VUMAT编程实现. 采用该方法对三维正交机织复合材料靶板的弹道侵彻过程进行仿真分析,结果表明：得到的子弹剩余速度与文献中的实验值和仿真结果较吻合,该二元模型和方法在纤维增强复合材料冲击破坏分析中具有较高的计算精度和效率.     

复合材料层板的优化设计

本文研究固定纤维指向、对称分布复合材料层板在各种载荷作用下,分别及同时承受强度约束、位移约束时的优化设计方法,给出各分层的最有利厚度。对强度约束,尽量使各分层都临界地满足强度准则;对位移约束,采用基于 Kuhn-Tucker条件的优化准则法,从而导出改进设计变量,使各分层达到最有利厚度的迭代式。通过算例表明本方法具有较高的效率,结构重量稳定下降,一般经过4～6次迭代即可达到最优设计。     

基于满应力准则的膜结构截面优化

为了得到满足应力约束的膜结构的最优设计,根据满应力准则和静定化假设对应力约束下的膜结构的截面进行了优化设计.以膜单元的设计厚度与初始厚度的比值为设计变量,通过设计变量的量纲一化实现了设计变量的连接.用MSC.PCL(Patran command language)语言对MSC.Nastran&Patran软件进行二次开发,完成了膜结构优化程序.算例证明了程序算法的可靠性和高效性.     

板壳加筋结构的组合优化

提出了一种将结构加筋布局优化和结构参数优化相结合的优化方法。该方法先对结构中的加强筋进行布局优化,然后再优化结构参数。在加筋布局优化中,用单元应变能密度灵敏度作为删除单元的准则。在参数优化中,目标函数和约束函数被近似地表示为二阶表达式,并用改进的DFP(Davidon,Fletcher and Powell)方法来求优化解。为了降低计算复杂度,采用组合近似(CA)方法对修改后的结构位移和应力进行重分析,并应用该方法对储水箱结构进行了结构优化设计。数值结果表明,该方法处理板壳加筋结构优化问题十分有效,而且容易在计算机上实现。     

一种提高稀布线阵优化布阵效率的方法

对于给定阵列口径和单元数并有最小单元间距约束的稀布直线阵,仅需对阵列边缘部分的单元进行优化排布就可以达到优化整个直线阵的目的．通过运用统计的方法得出了稀布阵免于排布的单元数目的计算公式,减小了优化算法的计算量; 并通过加入间距约束向量改进了粒子群优化算法,不仅减小了布阵空间,而且消除了优化操作过程中的不合格个体,进一步降低了优化算法的计算量．在最小间距约束为0.5λ、阵列均匀排布、单元间距在0.8λ以下时,改进后的优化算法的计算量至少降至原来的28％．     

板壳加筋结构的组合优化

提出了一种将结构加筋布局优化和结构参数优化相结合的优化方法。该方法先对结构中的加强筋进行布局优化,然后再优化结构参数。在加筋布局优化中,用单元应变能密度灵敏度作为删除单元的准则。在参数优化中,目标函数和约束函数被近似地表示为二阶表达式,并用改进的DFP（Davidon,Fletcher and Powell）方法来求优化解。为了降低计算复杂度,采用组合近似（CA）方法对修改后的结构位移和应力进行重分析,并应用该方法对储水箱结构进行了结构优化设计。数值结果表明,该方法处理板壳加筋结构优化问题十分有效,而且容易在计算机上实现。     

一种汽轮机组排汽焓和最优初压在线计算方法

通过对已往的汽轮机变工况计算方法的分析,提出了以汽轮机末级抽汽或次末级抽汽(过热蒸汽状态)为计算起点的汽轮机顺序变工况核算方法。根据初始假定的末级流量和现场实际的末级前热力状态和背压,用汽轮机变工况流型判别准则,判别级的流型,然后从末级前参数开始顺序进行一次级的变工况核算,得到新的排汽焓,最后算得机组热耗率和排汽焓。以此方法为变工况计算的基础,并利用系统分析方法,建立了在线确定单元机组最优运行初压的数学模型。为火电机组的优化运行提出了一种新思路。     

模糊约束下复合材料的可靠性优化设计

考虑结构的可靠度为模糊可靠度，优化的约束函数为模糊约束，利用模糊数学理论和优化设计方法建立了复合材料层合板的模糊可靠度优化模型，并提出了相应的计算方法：模糊可靠度优化是一种软分析方法，提出的方法可以更合理地描述客观实际，为复合材料结构的优化提供新的分析思路。     

利用变厚度单元进行平面连续体的拓扑优化

提出了用变厚度矩形有限单元求解变厚度平面连续体拓扑优化问题的方法。根据计算出的每一节点处的应力,利用满应力设计方法的应力比公式,改变板在节点处的厚度,删除厚度过小处的单元,重新形成结构拓扑和刚度矩阵。按以上过程反复 迭代,实现拓扑优化。这种方法使得各单元间的厚度连续变化,在未增加单元及节点数量的情况下,提高了计算精度,减少了迭代次数。迭代过程中,矩形单元退化为常应变三角元,使结果的边界过渡更为光顺。中推导了变厚变矩形有限单元的单元刚度矩阵。     

基于杂交算法的机翼结构布局优化设计

为了解决机翼结构布局优化问题,提出一种同时进行拓扑优化、形状优化及几何尺寸优化的杂交优化算法。对拓扑设计变量和形状设计变量采用混合编码方式构造染色体结构,利用MSC/NASTRAN实现尺寸优化,并将其结果作为布局遗传操作的依据,利用混合编码遗传算法进行布局优化。为了加快收敛进程,利用专家知识的启发性功能对布局设计区域进行了有效缩减,以产生符合工程实际要求的布局形式。通过对大展弦比机翼结构的布局优化设计计算,表明文中所提结构布局优化方法减重效果明显,是可行和有效的。     

基于控制理论方法的跨声速弹性机翼反设计方法研究

结合飞行器在真实飞行条件下受到气动载荷结构发生弹性变形的问题,进行了基于控制理论的跨声速弹性机翼气动反设计方法研究。气动载荷及结构静弹性变形量由气动/结构方程的耦合求解得到。目标函数对设计变量的敏感性信息通过求解相应的共轭方程获得。大展弦比跨声速弹性机翼气动反设计算例结果表明发展的设计方法是成功的,计及静气动弹性变形影响的设计机翼压力分布能够收敛于目标机翼的压力分布。     

一种应用于RTPS的轮廓线修改算法

放射医疗技术中,放射治疗计划系统对CT、MRI等医学影像数据进行处理,以获得体表、器官等医生所关注区域的轮廓,这是进行最终放射剂量计算的重要基础。文章针对自动提取或手动勾画的感兴趣区域的轮廓,提出并实现了一种修改算法。该算法可对自动提取不准确和勾画不正确的区域轮廓线进行修改,以达到用户预期的效果。算法实现方便,运行交互性好,能满足放射治疗计划系统的要求。     

面向工件的多目标柔性Job Shop调度问题研究

针对各工件目标不同的多目标柔性Job Shop调度问题,提出了一种基于混合遗传算法的优化求解方法。首先建立了该类问题的调度模型;然后,在基本遗传算法柜架的基础上,通过两层意义上的随机权重法,将多目标问题随机转化为单目标问题,同时为了保证算法的收敛性和Pareto解的多样性,混合遗传算法集成了精英保留策略和小生境技术;利用层次分析法与模糊综合评判集成的方法,从Pareto解集中选出最优妥协解。最后通过实验仿真,证明提出的方法可以有效解决该类多目标柔性Job Shop调度问题。     

应用等效电路模型的频率选择表面有效分析

给出了一种基于等效电路模型的频率选择表面(FSS)快速分析方法。对任意形状单元的FSS结构,采用并联组合形式的LC等效电路,并通过全波模式展开分析,采用线性最小平方拟合和线性代数方法求得到其等效电路参数。对三极形单元夹嵌FSS结构实例的分析表明,文中方法与全波分析结果的一致性非常好,并便于FSS结构的最优化设计,可扩展到多层FSS结构的分析。     

基于面积律概念的超音速减阻设计方法

在分析基于线性理论的跨、超音速面积律设计方法的优点与不足的基础上,依据CFD方法在流场分析和气动力计算方面的优势,提出了面积律概念指导下的CFD技术减阻设计方法。与传统的超音速面积律方法比较,该方法给出了面积律作用的物理原因,直接建立了横截面积分布与流场品质之间联系,修形设计目标直观明确、减阻效果明显,且设计工作量小,具有进行复杂外形超音速减阻设计的能力。算例表明,该方法对复杂外形的强约束减阻设计具有很好的适应性,对现役飞机改型是一种工程上简单、易行、外形改动小、结果可靠的修形设计方法;对新型飞机设计具有方案颠覆性小、周期短的优点。具有良好的工程实用性和可操作性。     

某支线飞机超临界机翼设计研究

文章在翼身组合体构形下,采用面向机翼的精细修形设计方法针对某支线飞机进行了超临界机翼设计.由于支线飞机机翼面积较小,在满足气动性能的前提下,能否满足结构设计的要求就成为本次修形设计所考虑的主要因素.设计实践表明,在合理的设计思想指导下,当初始外形与设计目标相差较大时,采用渐近修形设计技术仍然可以得到比较满意的结果.     

高空飞艇总体设计方法研究

高空飞艇与目前的低空飞艇相比构型有很大区别,其外形、结构、推进动力和能源系统等设计与分析和总体方案密切相关,导致在初步参数设计过程迭代次数过多,甚至在参数求解中需要使用复杂的优化技术。在研究高空飞艇总体设计方法时,引入了一种能量平衡方法用于解决高空飞艇的再生式能源系统的设计和分析问题,它可以减少这种迭代次数,使高空飞艇总体设计工作简化。应用此方法,确定一种高空飞艇方案的初步总体参数,并对飞艇抗风性能进行了初步分析,得出此高空飞艇一年内抗持续风速30 m/s的包线。     

基于相位一致性的兴趣点检测方法

针对当前大多数兴趣点检测方法中没有统一阈值的问题,提出了一种基于对数-G abor小波计算兴趣点的相位一致性的方法。具有最大相位一致性的点对应于图像中各种类型的二维特征点,包括灰度角点、直线端点以及各种类型的交点。由于相位一致性是1个无量纲的度量,它对图像亮度和对比度变化具有不变性,因此可以实现兴趣点检测中统一阈值的设定。实验表明,该方法能够实现兴趣点的准确检测和精确定位。     

基于快速自适应聚类算法的网络异常检测方法

随着Internet遍布到世界的各个角落,计算机暴露在互联网的各种恶意攻击前。我们需要行之有效的入侵检测系统来保护计算机免受这些恶意攻击的侵扰。现有基于信号的检测方法十分依赖加标识的训练数据,而对于新型的攻击束手无策。尽管基于聚类的检测方法可以克服这个缺陷,但是聚类方法的时间开销太大,从而导致网络管理员的反应延迟。本文介绍了一种新型的快速自适应聚类算法(FACA,FastAdaptive C lusterA lgorithm)该算法的时间复杂度为O(mn),n为数据点的数量,m为采样的次数,m的值远小于n,然而传统聚类方法的时间复杂度为O(n2),采用KDD CUP99的实验数据对该方法进行了评估,结果表明,相对于传统聚类方法,FACA显著的提高了检测效率。