基于响应面法的结构优化设计研究

发布时间：2017-12-05 15:11

  本文关键词：基于响应面法的结构优化设计研究

  更多相关文章： 响应面法 结构优化 ANSYS Solidworks Design-Expert

【摘要】：优化设计的概念源自于人们的社会生产实践活动。当一个产品设计或一项工程结构设计未满足人们预先所期望的要求时,设计者会遵循一定的“优化”思想和法则,改变设计模型和设计参数,借以改善产品或结构的性能指标,使设计效果达到最佳。对于结构优化而言,是指在满足约束条件(设计要求)情况下,按一定的指标寻求最佳的设计方案,评价指标可以是结构的重量、造价等。结构优化设计大体可以分为传统优化设计方法和基于数学分析的优化设计方法两类。传统优化设计方法主要是根据设计要求,凭经验甚至直观判断,通过对若干种设计方案进行比较,选出最好的设计方案,这种结构优化方法可以说是经验优化设计方法。基于数学分析的结构优化设计方法是建立在数学优化算法、结构分析和计算机技术上的优化设计方法。这种优化方法把约束函数与目标函数以数学模型的形式进行定量化,这要求有准确的理论基础和优化准则,并且要配合专门的软件或程序才能实现。结构优化设计属于CAE技术,它将力学理论、数学优化算法、计算机技术进行有机的结合,为工程技术人员提供了一种实现结构优化的手段,以便于从众多的可行设计中提取出满意或最优的设计方案。建立结构优化的数学模型,是将实际工程中的优化设计问题转化为数学问题的一个非常重要的步骤。而除了一些及其简单的结构,通常的结构的约束方程都难以用设计变量的显式表达。要解决结构优化设计数学模型中约束条件是设计变量隐函数这一问题,就必须进行约束条件的显式化,较常用的显式化方法为响应面方法(responsesurfacemethodology,简称:rsm)。rsm是数学方法和统计方法结合的产物,是用来对所感兴趣的响应受多个变量影响的问题进行建模和分析的,其最终目的是优化该响应值。由于rsm把仿真过程看成一个黑匣子,能够较为简便地与随机仿真和确定性仿真问题结合起来,所以得到了非常广泛的应用。近十多年来,由于统计学在各个领域中的发展和应用,rsm的应用领域进一步拓宽,对rsm感兴趣的科学工作者也越来越多,许多学者对响应面法进行了研究。本文研究了响应面法的整个设计过程,分别对桁架结构和曲柄结构进行优化设计,分别采用了不同的设计计算方法。(1)在初始分析阶段,对比分析了析因设计、正交设计、均匀设计的适用范围及优缺点;在需要对设计域进行调整时,分析了最速上升法的局限性;在二阶建模阶段,研究了三种中心复合设计(ccds)与bbd的特点,给出了选择的参考标准。(2)采用ansys对桁架结构进行优化设计,运用apdl的方式进行建模分析,方便的对模型进行了48次分析。分别用响应面法和一阶方法进行优化设计,对比两种方法的结果,表明得到的响应函数的精度很高,并且运用响应面法求得全局最优解。(3)用响应面法对曲柄结构问题进行优化。基于SolidWorks软件,运用Box-Behnken法进行优化。表明BBD在结构优化设计中的应用价值。(4)在进行二阶模型求解时,分别用直接搜索法和遗传算法进行求解,对比优化结果,说明求解方法的效率及精度。
【学位授予单位】：上海海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB12

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 沈汝伟;;对建筑结构优化设计的探讨[J];煤炭技术;2011年04期

2 刘铁峰;李铁军;张亮坤;;建筑结构优化设计探讨[J];建设科技;2011年10期

3 杨雅婷;刘敏;王斌;;浅析建筑结构优化设计方面的问题[J];科技视界;2012年28期

4 钱令希;我国结构优化设计现况[J];大连工学院学报;1982年03期

5 朱伯芳;结构优化设计讲座 第一讲 结构优化设计概论[J];水力发电;1984年04期

6 宫润洛;;桥梁工程综述连载 十、桥梁结构的优化设计[J];中南公路工程;1986年02期

7 后良春;关于结构优化设计——一种新兴结构设计方法介绍[J];教学通讯;1987年01期

8 陈国藩;结构优化设计的新动向[J];基建优化;1989年03期

9 《GTC—20多用途轨道轻型台车》课题组;;20吨多用途轨道轻型台车结构优化设计概述[J];石家庄铁道学院学报;1990年03期

10 文跃;结构优化设计中若干问题的处理[J];铁道建筑;1991年07期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 朱辉;刘洪全;;从5.12大地震看结构优化设计[A];河南省土木建筑学会2009年学术大会论文集[C];2009年

2 白新理;张多新;吴泽玉;杨开云;何伟;;结构优化设计课程教学内容改革初探[A];力学与工程应用（第十三卷）[C];2010年

3 陈国藩;;计算机辅助结构优化设计的新动向[A];中国土木工程学会计算机应用学会学术报告会论文集（4）[C];1989年

4 朱明程;刘西拉;;效益型结构的双目标优化设计[A];第三届全国结构工程学术会议论文集（上）[C];1994年

5 王全凤;;结构优化设计——过去、现在和未来[A];第四届全国结构工程学术会议论文集（上）[C];1995年

6 江建祥;周东明;高建华;;加速熵迭代优化方法及在结构优化设计中的应用[A];第五届全国结构工程学术会议论文集（第一卷）[C];1996年

7 刘蓉华;;结构的影响荷载法及其在结构优化设计中的应用[A];第五届全国结构工程学术会议论文集（第一卷）[C];1996年

8 亢战;;基于凸模型的不确定性结构优化设计[A];第七届海峡两岸工程力学研讨会论文摘要集[C];2011年

9 段永飞;吴先坤;高彦良;霍文营;李谦;;天津某教学楼的结构优化设计[A];第四届全国建筑结构技术交流会论文集（上）[C];2013年

10 张师定;;带权重的模糊规划及其在结构优化设计中的应用[A];中国系统工程学会模糊数学与模糊系统委员会第五届年会论文选集[C];1990年

中国博士学位论文全文数据库 前3条

1 易平;概率结构优化设计的高效算法研究[D];大连理工大学;2007年

2 刘霞;结构优化设计的遗传演化算法研究[D];湖南大学;2007年

3 孟燕;铁路智能运输系统结构设计方法研究[D];铁道部科学研究院;2005年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 于海波;X项目结构优化设计对工程造价影响的研究[D];哈尔滨工业大学;2016年

2 田铖;基于响应面法的结构优化设计研究[D];上海海洋大学;2016年

3 刘涛;结构优化设计的渐进方法及优化设计的软件实现[D];西北工业大学;2004年

4 李屹;改进的人工蜂群算法及其在结构优化设计中的应用[D];广东工业大学;2013年

5 吴华;某大跨度异形空间结构优化设计及风洞数值模拟研究[D];广西大学;2015年

6 杨冬U，

本文编号：1255237