基于曲率模态分析的具有动应力约束的变截面悬臂梁优化设计

发布时间：2020-04-24 00:26

【摘要】： 结构动力优化设计是当前工程结构设计研究领域的前沿性课题，其中的结构动力响应优化(以动位移、动应力为目标函数或约束)近年来受到广泛重视。 本文采用了曲率模态、有限元、神经网络和遗传算法相互结合的方法，对承受冲击载荷作用的变截面悬臂箱型梁，在动应力满足材料许用应力的约束下，以质量最小为目标函数，做了优化设计方面的研究。 首先，应用有限元方法，基于曲率模态叠加原理计算曲率，进而计算应变、应力。在优化设计中，设计变量的选择很重要，如果选择的设计变量不合适，可能导致不真实或不可行的设计，因此，在这个过程中，分析了结构各种参数对动应力以及优化目标函数的影响。经过比较、分析，建立了优化数学模型，确定了设计变量及其变化范围，以及约束函数和目标函数。 其次，由于动应力的有限元法计算过程复杂，计算量巨大，在应用优化算法时，需要反复计算，为了使优化过程可行，设计了BP神经网络，利用有限元计算的样本数据建立起结构设计参数(输入)与动应力(输出)的非线性映射关系，，从而代替有限元法，快速计算结构动应力。 遗传算法是一种模拟生命进化机制的搜索和优化方法，与常规优化算法相比，具有隐含并行性和全局搜索特性，因此选择遗传算法进行寻优计算。其中对于约束条件，采用违约解修正法来改进，目的是把遗传操作中产生的不可行个体，经过修正变化成可行个体。最后，对于优化结果进行有限元法验证。
【学位授予单位】：华侨大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2003
【分类号】：TH122

【参考文献】

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本文编号：2638321