機(jī)械結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)

機(jī)械結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)是一種現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論和方法，是優(yōu)化設(shè)計(jì)理論和方法在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。

《機(jī)械結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)（第2版）》首先對(duì)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)涉及的基本知識(shí)進(jìn)行介紹，并以幾個(gè)尺寸結(jié)構(gòu)優(yōu)化實(shí)例為基礎(chǔ)，進(jìn)行建模和求解，分析解存在的原因以及模型特點(diǎn)，在此基礎(chǔ)上，圍繞結(jié)構(gòu)優(yōu)化中的重要的凸規(guī)劃問(wèn)題，進(jìn)行凸問(wèn)題的描述，從數(shù)學(xué)的角度進(jìn)行系統(tǒng)的分析優(yōu)化解存在的條件，針對(duì)實(shí)際優(yōu)化問(wèn)題介紹了拉格朗日對(duì)偶法，并針對(duì)重要的一類優(yōu)化模型-凸且變量可分離的優(yōu)化模型進(jìn)行求解，然后圍繞形狀優(yōu)化和拓?fù)鋬?yōu)化進(jìn)行優(yōu)化分析，針對(duì)重要的拓?fù)鋬?yōu)化問(wèn)題，從有限元離散的角度進(jìn)行建模，重點(diǎn)介紹了優(yōu)化準(zhǔn)則法，并以99行MATLAB程序介紹了連續(xù)體的拓?fù)鋬?yōu)化問(wèn)題的程序?qū)崿F(xiàn)，教材最后附了幾個(gè)和書本密切相關(guān)的附錄，補(bǔ)充正文的一些知識(shí)。

《機(jī)械結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)（第2版）》被列為北京理工大學(xué)校“十三五”規(guī)劃教材，適合從事機(jī)械結(jié)構(gòu)研究與應(yīng)用的專業(yè)人士和高等院校相關(guān)專業(yè)的學(xué)生作為教材或者參考讀物使用。

本書在結(jié)合合肥工業(yè)大學(xué)機(jī)械結(jié)構(gòu)分析與優(yōu)化設(shè)計(jì)科學(xué)研究成果（如大型有限元分析程序DYFIN的調(diào)試和開發(fā)、結(jié)構(gòu)多級(jí)優(yōu)化、布局優(yōu)化、機(jī)械結(jié)構(gòu)理想設(shè)計(jì)、機(jī)械結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化等）的基礎(chǔ)上，盡可能地將有關(guān)研究成果以工程應(yīng)用實(shí)例的形式融入教材，傳遞最新科研信息。全書主要分為結(jié)構(gòu)分析和結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)兩部分。結(jié)構(gòu)分析部分系統(tǒng)介紹彈性力學(xué)基礎(chǔ)（基本量、平面問(wèn)題的基本方程與解析解法、虛功原理等）、有限元分析原理及應(yīng)用、多物理場(chǎng)耦合問(wèn)題及協(xié)同仿真等內(nèi)容。結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)部分簡(jiǎn)單介紹結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一般過(guò)程、層次，重點(diǎn)介紹結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，如力學(xué)準(zhǔn)則法、數(shù)學(xué)規(guī)劃法、布局優(yōu)化等。書后附參考文獻(xiàn)以及二次正交回歸優(yōu)化方法程序使用說(shuō)明。

《機(jī)械結(jié)構(gòu)分析與優(yōu)化設(shè)計(jì)》無(wú)意系統(tǒng)全面地講授結(jié)構(gòu)力學(xué)、彈性力學(xué)知識(shí)，而是將結(jié)構(gòu)力學(xué)、彈性力學(xué)、有限元方法中的相關(guān)知識(shí)串在一起：從結(jié)構(gòu)力學(xué)中的力法、位移法，到彈性力學(xué)中的按應(yīng)力求解、按位移求解，再到有限元方法，虛功原理始終貫穿其中，展現(xiàn)了結(jié)構(gòu)分析過(guò)程中科學(xué)思路的繼承和發(fā)展歷程。同時(shí)，《機(jī)械結(jié)構(gòu)分析與優(yōu)化設(shè)計(jì)》介紹了多物理場(chǎng)耦合仿真以及布局優(yōu)化的基本理論和方法，希望對(duì)從事結(jié)構(gòu)分析與優(yōu)化設(shè)計(jì)的機(jī)械工程專業(yè)研究生和工程技術(shù)人員有所裨益。

概述

第一部分 結(jié)構(gòu)分析

第1章 結(jié)構(gòu)力學(xué)

1-1 自由度和幾何不變體系

1-2 靜定結(jié)構(gòu)的分析計(jì)算及虛功原理

1-3 超靜定結(jié)構(gòu)的分析計(jì)算：力法和位移法

思考與練習(xí)

第2章 彈性力學(xué)基礎(chǔ)

2-1 彈性力學(xué)中的基本量

2-2 平面應(yīng)力問(wèn)題與平面應(yīng)變問(wèn)題

2-3 彈性力學(xué)平面問(wèn)題的基本方程與邊界條件（set 1）

2-4 彈性力學(xué)平面問(wèn)題的解析解法

2-5 虛功原理

思考與練習(xí)

第3章 有限單元法

3-1 有限單元法的基本思想

3-2 結(jié)構(gòu)離散化——單元?jiǎng)澐?

3-3 位移模式

3-4 有限元法基本計(jì)算公式

3-5 各種平面單元分析

3-6 應(yīng)用實(shí)例——基于LS-DYNA的電動(dòng)汽車正面碰撞仿真研究

思考與練習(xí)

第4章 多物理場(chǎng)耦合仿真

4-1 偏微分方程組的有限元數(shù)值解法

4-2 多物理場(chǎng)耦合問(wèn)題的定義

4-3 多物理場(chǎng)耦合問(wèn)題的分類

4-4 常見物理場(chǎng)的控制微分方程（組）

4-5 常見物理場(chǎng)的耦合方程

4-6 耦合場(chǎng)的協(xié)同仿真

第二部分 結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)

第5章 力學(xué)準(zhǔn)則法

5-1 滿應(yīng)力準(zhǔn)則和應(yīng)力比法

5-2 滿位移設(shè)計(jì)

5-3 能量準(zhǔn)則

思考與練習(xí)

第6章 數(shù)學(xué)規(guī)劃法

6-1 結(jié)構(gòu)優(yōu)化數(shù)學(xué)模型的簡(jiǎn)化處理

6-2 結(jié)構(gòu)優(yōu)化中的梯度計(jì)算——靈敏度（感度）分析

6-3 二次正交回歸優(yōu)化設(shè)計(jì)方法

思考與練習(xí)

第7章 布局優(yōu)化

7-1 布局優(yōu)化發(fā)展歷史概況

7-2 Maxwell定理

7-3 逆靜力學(xué)法（理想狀態(tài)空間法）

7-4 其他布局優(yōu)化方法

7-5 應(yīng)用實(shí)例——重型卡車平衡軸支架的拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)

思考與練習(xí)

參考文獻(xiàn) 2100433B