基于VC++和FORTRAN混合编程的优化系统设计

用VC＋＋和FORTRAN语言混合编程的方法进行优化系统的设计,不但可以方便地进行优化算法的设计和友好的人机界面设计,还能够实现并行地进行软件系统的开发,可以有效地缩短程序设计时间.对外壳函数调用FORTRAN生成的可执行文件时系统出现的异步执行问题和“黑屏”问题提出了解决办法,最后给出了优化系统的设计实例,验证了该方法的可行性和有效性.     

汽车薄壁冲压件焊点的拓扑优化

汽车薄壁冲压件的焊点数量是汽车制造成本的决定性因素,为了降低成本,焊点的拓扑优化逐渐成为人们关注的热点。基于ICM（Independent Continuous Mapping,即独立、连续、映射）方法,将焊点有无的离散拓扑优化问题转化为[0,1]区间上的连续优化问题;建立了以结构刚度最大为目标、结构强度为约束的连续拓扑优化模型;采用K-S函数将多目标和多约束问题转化为单目标和单约束问题;运用响应面（RSM）方法将位移和应力转化为设计变量的显式函数,采用序列二次规划（SQP）方法求解优化模型。为了提高求解效率,对优化问题的可并行性进行了分析,搭建并行环境,用C++和Fortran语言开发了焊点优化问题的并行程序。工程实例表明,优化算法和程序是可靠、有效的。     

疲劳寿命约束下的连续体结构拓扑优化

在连续体结构拓扑优化设计中,优化模型通常考虑强度、刚度、稳定性等力学性能.为研究在结构优化设计中疲劳特性对于结构拓扑的影响,基于独立、连续、映射(independent continuous mapping, ICM)拓扑优化方法,引入了疲劳寿命过滤函数,提出了连续体结构疲劳拓扑优化的模型和求解方法.建立以结构质量最小为目标、疲劳寿命为约束的连续体疲劳拓扑优化模型,通过将疲劳寿命约束转化为应力约束,对优化模型进行了求解.数值算例对比了不同刚度过滤函数、疲劳寿命过滤函数的系数,得到了过滤函数系数对结构质量与结构构型的影响规律;研究了疲劳寿命和应力分别作为约束时拓扑优化结果的差异性,给出了不同的循环外载荷工况情况下的算例,得出了随循环外载荷变化时的结构质量及结构构型.研究结果验证了连续体疲劳拓扑优化理论的有效性与可行性.     

钱令希院士毕生的重要贡献

2016年7月16日是中国科学院钱令希院士(1916—2009年)诞生100周年纪念日,在深切怀念他老人家之时,难忘他的生平业绩。恩师钱先生是力学家和工程师,也是教育家。钱先生长期从事应用力学的教学和研究,一直进行工程力学的研究与应用,是中国计算力学和结构优化设计领域的开拓者,在中国的桥梁工程、水利工程、舰船工程、港湾工程等领域都做出了重要贡献。钱先生善于教书育人,爱护人才,培养出了几代优秀的力学家。钱先生毕生的重要贡献体现在五大类：科学技术、学科建设、教育教学、人才培育、大学管理。     

应力约束全局化处理的连续体结构ICM拓扑优化方法

由于应力约束按单元计,加之多工况,使得连续体结构拓扑优化由于约束数目太多,导致应力敏度分析计算量太大而无法接受。基于第四强度理论提出了应力约束条件全局化处理的方法,化为全局替代约束——总应变能约束,用ICM方法对总应变能约束条件下的连续体结构拓扑优化进行建模及求解,其过程分为三步:第一步选择最大应变能对应的工况,在给定重量下求出最小结构总应变能;第二步提出一个数值经验公式,借助第一步的结果,计算出各工况下的许用总应变能;第三步以第二步计算出来的各工况的许用总应变能作为约束,以重量为目标建立模型并求解。顺便指出,第二步的处理方法可以处理载荷相差特别大的情况,即病态载荷情况。数值算例表明:全局性应力约束可以更好地得到传力路径,对于处理多工况问题具有优势。     

基于应变模态及结构优化技术的结构损伤程度识别方法

应用结构优化技术对结构损伤程度进行识别.在结构损伤区域内,以每个单元拟识别的损伤程度指标作为设计变量,以结构局部区域内损伤前后应变模态差极小为目标函数,建立结构识别模型,采用序列线性规划法求解识别模型,算例表明此解可以很好地定位结构损伤的位置及程度.     

精细积分算法在波导不连续性问题中的应用

将不连续的波导视为沿纵向均匀的3个子结构,采用棱单元对波导的横截面进行离散,然后导向Hamilton体系,运用基于黎卡提微分方程的精细积分求出其出口刚度阵,再将区段拼装,从而对波导不连续性问题进行求解.由于只需对横截面进行离散,因而大大减少了计算量;同时由于运用精细积分求解方程组,其计算量不随纵向长度的增加而增加,因而可以将求解区域定在充分远以保证计算的精度.     

独立、连续、映射法刚度过滤函数

为了构造刚度过滤函数,利用均匀化方法计算了单胞挖不同尺寸方孔时对应的等效刚度,再依据计算出的离散刚度值按正则化最小二乘法拟合等效刚度的系数,然后用这些系数再次使用最小二乘法拟合出独立、连续、映射法刚度过滤函数的幂指数.由这种方法得到的刚度过滤函数能够正确地反映挖孔单胞等效刚度随方孔尺寸变化的规律,并且其幂指数值与拓扑优化经验值较吻合.     

锅炉的应力及位移有限元数值分析

利用美国MSC提供的CAE软件对锅炉的应力分布及位移变形进行了分析.利用其便捷的前后处理软件MSC/PATRAN建立了几何模型和有限元分析模型,并利用MSC/NASTRAN对模型进行了计算和分析.同时,利用材料力学的经典强度理论进行了计算和强度校核.结果表明两种方法得到的计算结果基本吻合.