THE OPTIMAL DESIGN OF DRAINAGE SYSTEMS

This paper derives from a research project investigating the systematic use of formal optimization techniques in computer aided building design. A comprehensive model of drainage design suitable for optimization is developed. After limited success with a very powerful general purpose optimization program based upon the Geometric Programming technique, a problem dependent algorithm is developed based upon Dynamic Programming. The latter technique is shown in actual designs to produce optimal drainage designs simply and cheaply.     

气动伺服弹性系统结构陷幅滤波器优化设计

为解决飞机气动伺服弹性耦合频率低且随飞机重量构型变化大,使用结构陷幅滤波器改善飞机气动伺服弹性稳定性易于影响飞机操稳特性的问题,建立了一种基于多目标遗传算法的结构陷幅滤波器优化设计方法。以气动伺服弹性系统的弹性模态频响峰值最小作为优化目标,刚体模态频响特性作为设计约束,通过设计罚函数修正个体适应度对陷幅滤波器的频率与阻尼参数进行优化。结果表明：该文方法能够兼顾飞机的气动伺服弹性与刚体运动特性,有利于充分利用高增益控制系统提升飞行性能。     

OPTIMAL STRUCTURAL TOPOLOGY DESIGN USING THE HOMOGENIZATION METHOD WITH MULTIPLE CONSTRAINTS

In applications of the homogenization method for optimal structural topology design the solution is obtained by solving the optimahty conditions directly. This reduces the computational burden by taking advantage of closed-form solutions but it restricts the optimization model to having only one constraint. The article develops a generalized class of convex approximation methods for mathematical programming that can be used for the optimal topology homogenization problem with multiple constraints in-eluded in the model, without substantial reduction in computational efficiency. A richer class of design models can be then addressed using the hotnogenization method. Design examples illustrate the performance of the proposed solution strategy.     

用遗传算法选择悬索桥监测系统中传感器的最优布点

本文利用遗传算法搜索悬索桥结构健康监测系统中传感器的最优测点。以青马悬索桥为对象,研究其加劲梁和桥塔上传感器的最优布点。在讨论经典遗传算法的基本原理和优点,及在结构健康监测系统中,为探测累积损伤用的传感器最优布点之后,本文讨论了广义遗传算法,并用一个算例比较了广义遗传算法和经典遗传算法,结果表明广义遗传算法比经典遗传算法有明显改进。最后,以香港青马桥为例讨论了用广义遗传算法求大跨度悬索桥最优测点,文中针对不同传感器及不同目的提出了三个适应度,它们分别由位移模态和曲率模态表示。并根据这三个适应度用广义遗传算法搜索了青马桥上传感器最优布点。结果表明,用广义遗传算法搜索悬索桥监测系统中传感器的最优布点结果稳定可靠,且收敛迅速。     

塑料弯曲强度测量的不确定度评估

对塑料弯曲强度进行评定,对引起不确定性的各个因素进行逐项评估,最后得到塑料弯曲强度的扩展不确定度为：可以期望在（14．27-0．38）～（14．27＋0．38）MPa的区间包含了弯曲强度测量结果可能值的95％。     

一类多体系统的非完整运动规划最优控制

研究一类带有非完整约束的多体系统运动规划问题。由于非完整约束的存在,运动规划和控制问题比一般的多体系统要困难得多。讨论了非完整系统的特性及可控性条件,利用无限维优化和控制理论,结合非完整控制系统特性,以系统耗散能量为性能指标,给出一类非完整运动规划的最优数值方法。最后将该方法用于自由漂浮空间双臂机器人,仿真结果实现了该类非完整系统的运动规划。     

自发梯度炭／炭复合材料弯曲性能研究

对包埋－粉末涂刷高温烧结工艺制备的自发梯度二维炭/炭（2D C／C）生物活性玻璃涂层复合材料进行了弯曲力学性能测试和断口形貌观察,结果表明：生物玻璃涂层的2D C／C试样的断口形貌显示,涂层与C／C结合紧密;部分纤维插入生物玻璃内;同时,生物玻璃涂层内的裂纹能沿纤维与其界面扩展,表明位于涂层内的纤维与涂层的结合为弱结合;统计分析表明,涂层处理后的试样弯曲模量、抗弯强度都有所提高,而挠度无显著差异。     

新旧标准中塑料弯曲模量的计算方法比较

GB／T9341－2000《塑料弯曲性能试验方法》已于2000年5月1日起取代了原有的GB9341－1988的标准。新老标准的一个很显著的差异就是塑料弯曲模量的计算方法改动很大。对新老标准中有关弯曲模量的计算方法进行了比较分析和探讨，并对如何提高数值的精确度提出了几种方法，为更好地理解和实施新标准作了一些补充。     

新疆杏核破壳最佳截面的探讨

通过对新疆杏核形状结构的定义,对其结构物理特性进行分析研究,发现其核长、核宽、核厚及其之间不应仅为简单的线性关系,而可近似为关于横、竖、纵三椭圆截面对称的壳体,作为具有椭圆截面的异形薄壳壳体来研究。同时设定该壳体所受破壳压力大小一致、均匀分布,在弯矩公式中引入回转半径,简化计算;进行分析探讨其综合应力和危险截面;通过统计验证,最终得出结论:杏核破壳的最佳截面为杏核所具有的最大应力截面,即椭圆截面的最小回转半径处。     

橡胶悬置元件结构参数优化设计方法

由于橡胶悬置元件的结构比较复杂,截面不规则,无法用传统的优化方法对其结构优化.利用遗传算法和神经网络相结合的策略对橡胶悬置元件的几何结构参数进行优化,即用神经网络学习算法建立橡胶悬置元件几何结构参数与其三个方向刚度的非线性全局映射关系,获得遗传算法求解结构优化问题所需的目标函数,用遗传算法进行优胜劣汰的寻优搜索运算,求出最优解.优化结果表明,橡胶悬置元件结构参数优化设计方法是可行的.     

表面渗层对钢件弯曲性能的影响

研究了不同含碳量的钢件经渗碳,渗硼,渗硼＋渗硫等化学热处理后,获得的表面渗层对钢件弯曲断裂强度和挠度的影响,结果表明,经上述化学热处理后钢件的弯曲断裂强度和挠度明显下降,对试样断口进行了分析。     

基于ICM法的高层建筑大型支撑体系拓扑优化

提出应用连续体结构拓扑优化ICM法对高层建筑大型支撑体系进行拓扑优化。针对高层建筑规范对结构刚度限值是以层间相对位移差形式给出、并结合结构拓扑优化特点,推导了相对位移差敏度分析的伴随法公式,有效提高了计算效率。应用ICM法建立位移约束下结构重量极小化的优化模型,与高层建筑规范对结构刚度限值要求的提法更符合,得到的最优拓扑完全满足规范要求。所提方法应用在概念设计阶段,提供了一种自动化的分析计算及优化设计工具,可以有效地弥补基于经验设计的不足。     

用边界元法进行形状优化

本文用边界元法与序列无约束优化方法相结合,对平面应力下的弹性体进行了形状优化,在优化过程中,用虚拟目标法处理多目标问题。为避免烦锁的灵敏度分析,采用了“新单纯形方法”。文中作的例题,获得满意结果。     

结构随机振动混合控制整体优化

建立了与随机振动主动控制等价的随机振动混合控制系统方程,选取混合控制中主动外加能源指标函数最小为优化目标,实现了在物理空间的随机振动混合控制整体优化;在对结构模态参数灵敏度分析的基础上,给出了模态空间内实现混合控制整体优化的方法.对受零均值平稳白噪声激励的建筑结构实施混合控制整体优化方案,计算结果表明当被动控制部分合理设计时,主动控制部分所需外加能源指标将显著下降.     

LAGRANGEAN RELAXATION AND SUBGRADIENT OPTIMIZATION APPLIED TO OPTIMAL DESIGN WITH DISCRETE SIZING

The discrete sizing problem in optimal design is adressed. Lagrangean dual approaches earlier published are briefly reviewed and it is noted that quite sophisticated procedures have been used to solve the dual problems. The simple concept of Lagrangean relaxation combined with subgradient optimization and Lagrangean heuristics has, however, not been applied to the discrete sizing problem. In this paper a scheme based on this concept is described and tested on some small problems. The results indicate that subgradient optimization is completely capable of solving the dual problem. Moreover it is possible to devise heuristics that construct feasible solutions to the original problem, using the Lagrangean subproblem solution.     

工程系统最优可靠度的决策

本文通过协调工程系统当前的投资和损失期望(表现为工程系统的长期效益),提出了它的最优可靠度决策的方法。这种方法完全基于把对工程系统的投资合理地在其各子系统之间进行分配,以及让各子系统能有效地承担总系统的损失来实现。为此,本文首先根据子系统的造价和子系统的可靠度间的关系推导出了总系统的造价和总系统可靠度间的关系,然后给出总系统和各子系统的最优可靠度以保证工程系统有最佳的近期和长期的经济效益。     

优化方法建立钢筋混凝土梁压杆-拉杆模型

压杆-拉杆模型是复杂钢筋混凝土结构设计的标准方法之一,但很少扩展到浅梁的设计。钢筋混凝土梁压杆-拉杆模型的建立方法很多,但由这些方法得到的压杆-拉杆模型是否能反映结构最本质的受力状况尚无定论。该文采用寻优能力强的拓扑优化算法——遗传演化结构优化算法(GESO)来构造钢筋混凝土梁的压杆-拉杆模型,同时为了确保所得结果的最优性,采用经典的Michell准则和试验方法判断和解释GESO算法的计算结果。该文以跨高比从7变化到1的简支梁和两跨连续深受弯构件为例证明了采用GESO算法能构造满足Michell准则的钢筋混凝土梁压杆-拉杆模型,由该文总结出的钢筋混凝土梁的压杆-拉杆模型的规律有助于设计类似构件。     

地震激励邻接高层建筑的随机最优控制

采用控制设备联接相邻的高层建筑以降低其地震响应是一个切实有效的方法。基于随机动态规划原理与随机平均法,提出耦合相邻高层建筑的随机最优控制方法。先建立任意层数并在任意层高处控制联接的耦合结构的缩聚模型,再运用随机平均法导出关于模态能量的oIt随机微分方程,应用随机动态规划原理建立动态规划方程,由此可确定最优控制律。将结构的响应控制化为模态能量控制,缩减控制系统的维数。用高斯随机过程模拟地震激励,可计及其功率谱特性。数值结果表明该耦合结构随机最优控制方法的有效性。     

A CONTRIBUTION TO THE OPTIMAL DESIGN OF RIDE-RINGS FOR INDUSTRIAL ROTARY KILNS

The design of the ride-rings, or tyres, of industrial rotary kilns is studied as a nonlinear programming problem. The method of monotonicity analysis is employed to obtain results of sufficient generality and utility to the designer. A special-purpose algorithm for the location of the global optimum is presented. A parametric study provides design charts showing the range of criticallity for the various design requirements.

The article represents the type of modeling analysis and subsequent solution, suitable for design problems which must be solved many times with parameter changes larger than those handled with the usual sensitivity analysis.