機械結(jié)構(gòu)形狀優(yōu)化設(shè)計方法及應(yīng)用研究

本項研究的主要內(nèi)容是：形狀優(yōu)化的理論方法、自適應(yīng)有限元分析理論與方法、靈敏度分析的方法、軟件及應(yīng)用研究等幾方面。取得主要成果是：提出了機械形狀優(yōu)化的梯度—哈密頓函數(shù)極值法；變尺度—哈密頓函數(shù)極值方法和罰函數(shù)方法。提出了基于非線性有理樣條函數(shù)和自適應(yīng)有限元分析的機械形狀優(yōu)化方法，為解決大型復(fù)雜問題提供了一個新的方法和途徑。利用這些理論成果，成功地解決了三軸轉(zhuǎn)臺的結(jié)構(gòu)分析和形狀優(yōu)化、漸輪機葉片的形狀化、齒輪齒根過渡圓孤的形狀優(yōu)化等實際問題。研究成果受到國內(nèi)有關(guān)專家的好評并多次被引用。共發(fā)表論文15篇，完成專著一本。

研究非穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)與材料非線性耦合的連續(xù)體結(jié)構(gòu)熱彈塑性應(yīng)力和熱彈塑性屈曲的參數(shù)化形狀優(yōu)化方法及數(shù)值實現(xiàn)?；趶V義變分原理建立結(jié)構(gòu)熱彈塑性應(yīng)力和熱彈塑性屈曲的形狀優(yōu)化靈敏度數(shù)學(xué)模型，在模型中除了結(jié)構(gòu)彈性變形還考慮了非穩(wěn)態(tài)溫度場和機械荷載聯(lián)合作用下的結(jié)構(gòu)塑性變形、材料性質(zhì)參數(shù)與溫度場耦合的熱應(yīng)力響應(yīng)、隨結(jié)構(gòu)可動幾何邊界更新的力學(xué)和溫度場邊界條件對結(jié)構(gòu)響應(yīng)的影響。熱-彈塑性耦合響應(yīng)及其靈敏度的數(shù)值計算，是非穩(wěn)態(tài)溫度場與彈塑性應(yīng)力場及屈曲分析的耦合過程，靈敏度分析的數(shù)值實現(xiàn)是基于有限元分析軟件的新途徑。通過參數(shù)化實體造型和CAD/CAE集成技術(shù)，實現(xiàn)連續(xù)體結(jié)構(gòu)（包括實體和曲面）幾何模型與有限元模型的動態(tài)聯(lián)動和有限元全模型信息的動態(tài)修改，進而實現(xiàn)參數(shù)化的形狀優(yōu)化設(shè)計。結(jié)合多物理場問題的參數(shù)化建模方法、熱彈塑性響應(yīng)及其靈敏度的耦合分析、優(yōu)化求解算法，實現(xiàn)傳熱-結(jié)構(gòu)耦合的熱彈塑性力學(xué)響應(yīng)的參數(shù)化形狀優(yōu)設(shè)計 2100433B

本書是作者總結(jié)自己近10多年的科研成果，并在參考了大量國內(nèi)外近期文獻基礎(chǔ)上寫成的，是一本難得的關(guān)于機械結(jié)構(gòu)動態(tài)設(shè)計方法及應(yīng)用的專著。

本書共11章，分別是緒論、機械結(jié)構(gòu)振動系統(tǒng)模型描述、機械結(jié)構(gòu)的模態(tài)參數(shù)識別與分析、機械結(jié)合部動力學(xué)參數(shù)的識別、結(jié)構(gòu)振動系統(tǒng)阻尼矩陣的估計、機械結(jié)構(gòu)建模與分析的動態(tài)子結(jié)構(gòu)方法、設(shè)計參數(shù)型有限元模型修正及其結(jié)構(gòu)動態(tài)設(shè)計、特征值逆問題方法及其結(jié)構(gòu)動態(tài)設(shè)計、基于結(jié)構(gòu)修改與修改結(jié)構(gòu)重分析的結(jié)構(gòu)動態(tài)設(shè)計、基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)動態(tài)設(shè)計、機械結(jié)構(gòu)動態(tài)設(shè)計的能量平衡法與優(yōu)化準(zhǔn)則法。

本書的特點是：深入淺出，系統(tǒng)性強，理論與實際結(jié)合。

本書可供機械設(shè)計領(lǐng)域的工程技術(shù)人員、科研人員使用，亦可用作高等院校高年級學(xué)生、研究生的專業(yè)教材。