我国机械优化研究与应用的综述和展望

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第1 7卷第 2期

我国机械优化研究与应用的综述和展望 。

近年来也注意结合问题的特点研究更为有效的方法除了研究确定性问题的优化外近年来人们也注意考虑不确定性因素的影响研究基于可靠度的优化设计考虑健壮性的优化设计 , 、

,

。

由

于研究工

作的成果很多很难将所有的工作加以罗列 ,

,

。

亦由于作者的研究兴趣本文更多地侧重于介绍机械 。

,

结构优化方面的工作因此以下的介绍必然是不够全面的 1

机械结构优化的研究和应用 机械中的大量零部件是用来传递荷载或能量的这些零部件的强度刚度稳定性和破坏是设 , 、、。

计中必须要考虑的结构优化设计为设计人员提供科学的方法以改进设计采用较少的材料或费用 制造出具有更高强度和刚度的结构或者节省原材料的消耗或者提高产品的质量 ,,, 。

,

由于大部分机 ,

械零部件的形状都很复杂结构的力学分析必须依靠有限元或边界元方法及相应的软件因此机械结构的优化设计也往往以有限元方法作为其核心算法 , ,, 。

但基于边界元法的结构优化工作近年来也 。

时有出现特别是在结构形状优化中边界元法具有自已的优点 以数学规划为理论支柱的规划法 。

在结构优化研究的历程中曾经出现过两大学派即以直觉的满应力等为设计准则的准则法和 0 8 ,

年代以来这两种方法互相渗透并吸收对方的优点形成了序 ,, ,, 。

1〕列近似概念和相应的序列近似规划法在结构尺寸优化中取得了很大的成功如文献「发展的序

列二次规划就是这样一种重要方法以此为基本方法的通用结构优化软件也很多 ,, 。

早期的结构优化软件往往是独立于商用有限元软件的近年流行的方法是在已有的商用有限

元软件的基础上增加灵敏度分析和优化功能发展成为商品化的结构优化软件 8 0年代以来随着 ,

计算机辅助设计和计算机图形学的发展结构形状优化研究工作也有了迅速的发展结构优化有 限元及计算机辅助设计集成成为重要的研究方向 , 。

,

,

、

我国的高等院校和科研院所从 7 0年代以来根 , 。

据不同的条件和需要开发了一批通用的结构优化软件和专用的优化软件例如大连理工大学北 京农业工程大学及北京航空航天大学等单位长期从事结构优化的研究先后开发了多单元多工况多约束结构优化程序D 、、、、

,

、

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、

DDU[ j 2 、

,

[和M A S等 j计算机辅助结构优化程序系统M C A D s 3 、、、

、

。

这些程序 、

系统曾用于天线结构内燃机车铁路车辆汽车及特种车除尘器航空发动机轮盘法兰盘变压器油箱内燃机飞机部件火车车轮及转向架等结构的优化设计研究和应用 , 、。

结构优化的重要部分是优化方法大部分的优化方法的研究是由数学家进行的但各种类型结 ,

构优化问题的特点和序列近似规划的广泛应用也推动了通用优化方法在结构优化中的应用和研究我国学者的许多工作结合结构优化特点研究了优化算法如大连理工大学钱令希等系统研究的]关于可行方向法的改进宋天霞困王 s序列二次规划图夏人伟等闭关于对偶方法的研究康金章[ ,,, 、 。

,

建华和余俊川对变尺度法的改进隋允康关于几何规划原算法闭的研究关于优化准则法的研究有 0 l夏人伟等关于二阶展开的统一准则法图朱伯芳关于满应力设计的浮动应力指数法[ ,

,

。

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王光远等

提出的析架优化两相法 要 。

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等等

。

结构优化问题的一个特点是有大量的约束处理约束的方法很重 程序系统中对约束进行统一处理 ,,

,

在大连理工大学开发的D ,

DDU

z〕 l李康元[等对约束统一处理 。

3〕 1提出了改进李兴斯[采用基于最大嫡的优化方法可以成功地处理大量约束 ,

在优化算法的研究 ,

基础上国内外也都出现了一批由从事机械和结构优化的研究人员开发的优化方法软件包例如国外的CO N L I 、

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、

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等及华中理工大学的O P B等 ,,

。

z析架类结构是工程机械和天线中常见的结构对析架优化研究的兴趣一直不断王生洪等[ 。

〕

、

3 2叶尚辉陈树勋段宝岩[ 、

一 2‘〕

、

施浒立郎〕研究了天线结构的优化 、 。

。

王希诚等嘟〕周明等勿〕段宝岩 、

、

、

s〕 l等卿〕进一步研究了析架的形状优化拓扑优化最近程耿东[对结构拓扑优化问题的数学特点可

行区的形状提出了深人的分析发展了这一方向的基本理论

,

。

0 3陈立周等[ 。

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l s孙焕纯等[

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隋允康

等)

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王文涛脚

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4 s周培德等[

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5研究了离散变量的杆系结构优化 3柴山等[ 〕

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