橋梁優(yōu)化設(shè)計(jì)公布時(shí)間

1996年，經(jīng)全國(guó)科學(xué)技術(shù)名詞審定委員會(huì)審定發(fā)布。

《公路交通科技名詞》第一版。 2100433B

前言

緒論 1

第一章　 優(yōu)化設(shè)計(jì)概述 5

第一節(jié)　 人字架的優(yōu)化設(shè)計(jì) 6

第二節(jié)　 機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)問(wèn)題示例 9

第三節(jié)　 優(yōu)化設(shè)計(jì)問(wèn)題的數(shù)學(xué)模型 21

第四節(jié)　 優(yōu)化設(shè)計(jì)問(wèn)題的建?；A(chǔ) 25

第五節(jié)　 優(yōu)化設(shè)計(jì)問(wèn)題的基本解法 27

第二章　 優(yōu)化設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ) 30

第一節(jié)　 多元函數(shù)的方向?qū)?shù)與梯度 31

第二節(jié)　 多元函數(shù)的泰勒展開(kāi) 35

第三節(jié)　 無(wú)約束優(yōu)化問(wèn)題的極值條件 37

第四節(jié)　 凸集、 凸函數(shù)與凸規(guī)劃 40

第五節(jié)　 等式約束優(yōu)化問(wèn)題的極值條件 42

第六節(jié)　 不等式約束優(yōu)化問(wèn)題的極值條件 46

第三章　 一維搜索方法 55

第一節(jié)　 概述 56

第二節(jié)　搜索區(qū)間的確定與區(qū)間消去法原理 56

第三節(jié)　 一維搜索的試探方法 59

第四節(jié)　 一維搜索的插值方法 62

第四章　 無(wú)約束優(yōu)化方法 67

第一節(jié)　 概述 68

第二節(jié)　 最速下降法 69

第三節(jié)　 牛頓型方法 73

第四節(jié)　 共軛方向及共軛方向法 75

第五節(jié)　 共軛梯度法 79

第六節(jié)　 變尺度法 83

第七節(jié)　 坐標(biāo)輪換法 91

第八節(jié)　 鮑威爾方法 92

第九節(jié)　 單形替換法 99

習(xí)題 103

第五章　 線性規(guī)劃 105

第一節(jié)　線性規(guī)劃的標(biāo)準(zhǔn)形式與基本性質(zhì) 106

第二節(jié)　 基本可行解的轉(zhuǎn)換 113

第三節(jié)　 單純形方法 118

第四節(jié)　 單純形法應(yīng)用舉例 122

第五節(jié)　 修正單純形法 139

習(xí)題 148

第六章　 約束優(yōu)化方法 149

第一節(jié)　 概述 150

第二節(jié)　 隨機(jī)方向法 152

第三節(jié)　 復(fù)合形法 156

第四節(jié)　 可行方向法 161

第五節(jié)　 懲罰函數(shù)法 171

第六節(jié)　 增廣乘子法 178

第七節(jié)　非線性規(guī)劃問(wèn)題的線性化解法———線性逼近法 187

第八節(jié)　 廣義簡(jiǎn)約梯度法 190

第九節(jié)　 二次規(guī)劃法 194

第十節(jié)　 結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法 196

第十一節(jié)　 遺傳算法 209

習(xí)題 214

第七章　 多目標(biāo)及離散變量?jī)?yōu)化方法 216

第一節(jié)　 多目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題 217

第二節(jié)　 多目標(biāo)優(yōu)化方法 219

第三節(jié)　 離散變量?jī)?yōu)化問(wèn)題 243

第四節(jié)　 離散變量?jī)?yōu)化方法 245

習(xí)題 264

第八章　 機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)實(shí)例 266

第一節(jié)　 優(yōu)化設(shè)計(jì)實(shí)踐應(yīng)用技巧 267

第二節(jié)　 機(jī)床主軸結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì) 270

第三節(jié)　 圓柱齒輪減速器的優(yōu)化設(shè)計(jì) 273

第四節(jié)　 平面連桿機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì) 280

第五節(jié)　 汽車懸架系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì) 284

第六節(jié)　 熱壓機(jī)機(jī)架結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì) 289

第七節(jié)　 月生產(chǎn)計(jì)劃的最優(yōu)安排 293

第八節(jié)　 運(yùn)動(dòng)模擬器的優(yōu)化設(shè)計(jì) 295

附錄　常用優(yōu)化方法程序考核題及計(jì)算機(jī)

實(shí)習(xí)建議 300

附錄 A　 常用優(yōu)化方法程序考核題 301

附錄 B　 計(jì)算機(jī)實(shí)習(xí)建議 302

參考文獻(xiàn) 304

模糊穩(wěn)健優(yōu)化設(shè)計(jì)是指在一般模糊優(yōu)化設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，計(jì)入設(shè)計(jì)變量和噪聲的波動(dòng)對(duì)模糊約束條件穩(wěn)健性影響的模糊優(yōu)化設(shè)計(jì)尋優(yōu)思想本文。

"模糊穩(wěn)健優(yōu)化設(shè)計(jì)" 英文對(duì)照

firm fuzzy optimal design; fuzzy robust optimum design;

"模糊穩(wěn)健優(yōu)化設(shè)計(jì)" 在學(xué)術(shù)文獻(xiàn)中的解釋

在一般模糊優(yōu)化設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，計(jì)入設(shè)計(jì)變量和噪聲的波動(dòng)對(duì)模糊約束條件穩(wěn)健性的影響，這種模糊優(yōu)化設(shè)計(jì)尋優(yōu)思想本文稱為模糊穩(wěn)健優(yōu)化設(shè)計(jì)。應(yīng)用前述模糊約束條件穩(wěn)健性控制準(zhǔn)則，建立的模型就稱為模糊穩(wěn)健優(yōu)化設(shè)計(jì)數(shù)學(xué)模型。2100433B

STRAN所集成的從概念設(shè)計(jì)的拓?fù)鋬?yōu)化到詳細(xì)設(shè)計(jì)的形狀和尺寸優(yōu)化的統(tǒng)一環(huán)境, 為產(chǎn)品設(shè)計(jì)提供了完整的優(yōu)化設(shè)計(jì)功能。

(1). 設(shè)計(jì)靈敏度分析

設(shè)計(jì)靈敏度分析是優(yōu)化設(shè)計(jì)的重要一環(huán), 可成倍地提高優(yōu)化效率。 這一過(guò)程通?？捎?jì)算出結(jié) 構(gòu)響應(yīng)值對(duì)于各設(shè)計(jì)變量的導(dǎo)數(shù), 以確定設(shè)計(jì)變化過(guò)程中對(duì)結(jié)構(gòu)響應(yīng)最敏感的部分, 幫助設(shè)計(jì)工 程師獲得其最關(guān)心的靈敏度系數(shù)和最佳的設(shè)計(jì)參數(shù)。 靈敏度響應(yīng)量可以是位移、 速度、 加速度、 應(yīng)力、 應(yīng)變、 特征值、 屈曲載荷因子、 聲壓、 頻率 等, 也可以是各響應(yīng)量的混合。 設(shè)計(jì)變量可取任何單元的屬性如厚度、形狀尺寸、面積、二次慣性矩或節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)等。 在靈敏度分析的基礎(chǔ)上, 設(shè)計(jì)優(yōu)化可以快速地給出最優(yōu)的設(shè)計(jì)變量值。

STRAN V70中增加的新功能, 采用共軛靈敏度分析代替直接的靈敏度分析, 使解決 諸如幾十萬(wàn)個(gè)以上自由度, 幾百個(gè)參與頻率, 并考慮上百個(gè)設(shè)計(jì)變量的多種工況組合的動(dòng)力響應(yīng)優(yōu)化成為現(xiàn)實(shí)。

(2). 設(shè)計(jì)優(yōu)化分析

設(shè)計(jì)優(yōu)化分析允許不限數(shù)量的設(shè)計(jì)變量和用戶自定義的目標(biāo)函數(shù)、約束和響應(yīng)方程, 除了 輸入大家所熟知的"分析模型"之外,還需要輸入"設(shè)計(jì)模型"。設(shè)計(jì)模型是一個(gè)用設(shè)計(jì)變量和結(jié)構(gòu)響 應(yīng)值以數(shù)學(xué)方式來(lái)描述的一個(gè)優(yōu)化問(wèn)題不僅與分析模型有關(guān), 并且也與這個(gè)分析模型的結(jié)構(gòu)響 應(yīng)有關(guān)。先依用戶提供的初始設(shè)計(jì)開(kāi)始進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析,獲得結(jié)構(gòu)響應(yīng) (如應(yīng)力、 位移、 固有頻率等)后, 確定設(shè)計(jì)變量對(duì)結(jié)構(gòu)響應(yīng)的靈敏度,這些靈敏度數(shù)據(jù)被送入一個(gè)數(shù)值優(yōu)化求解過(guò)程以得到一 個(gè)改進(jìn)了的設(shè)計(jì)。 在這個(gè)新設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上, 修改分析模型開(kāi)始一個(gè)新的迭代優(yōu)化循環(huán)過(guò)程直到滿 足優(yōu)化設(shè)計(jì)要求。 STRAN V70中設(shè)計(jì)優(yōu)化分析允許無(wú)用的工況, 使優(yōu)化過(guò)程效率更改。

STRAN的優(yōu)化功能幾經(jīng)重大改進(jìn)并實(shí)現(xiàn)了形狀優(yōu)化, 成為強(qiáng)大的多物理過(guò)程的優(yōu) 化工具。 優(yōu)化涉及多種分析類型如: 靜力優(yōu)化、 特征值優(yōu)化、 屈曲優(yōu)化、 直接/模態(tài)頻率優(yōu)化、氣彈和顫振優(yōu)化、 聲學(xué)(噪聲)優(yōu)化、 超單元優(yōu)化分析等。 除此之外, 用戶還可根據(jù)自己的設(shè)計(jì)要求和優(yōu)化目標(biāo), 在軟件中方便地寫(xiě)入自編的公式或程序進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。

(3).拓?fù)鋬?yōu)化分析

拓?fù)鋬?yōu)化是與參數(shù)化形狀優(yōu)化或尺寸優(yōu)化不同的非參數(shù)化形狀優(yōu)化方法。在產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)階段, 為結(jié)構(gòu)拓?fù)湫螤罨驇缀屋喞峁┏跏冀ㄗh的設(shè)計(jì)方案。STRAN現(xiàn)有的拓?fù)鋬?yōu)化能夠完成靜力和正則模態(tài)分析。拓?fù)鋬?yōu)化采用Homogenizaion 方法, 以孔尺寸和單元方向?yàn)樵O(shè)計(jì)變量, 在滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)區(qū)域的剩余體積（質(zhì)量）比的約束條件下,對(duì)靜力分析滿足最小平均柔度或最大平均剛度, 在模態(tài)分析中, 滿足最大基本特征值或指定模態(tài)與計(jì)算模態(tài)的最小差。目前的拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)單元為一階殼元和實(shí)體單元。集成在STRAN中的拓?fù)鋬?yōu)化, 通過(guò)特殊的DMAP工具,建立了新的拓?fù)鋬?yōu)化求解序列。在MSC.PATRAN中專門(mén)的拓?fù)鋬?yōu)化preference, 支持拓?fù)鋬?yōu)化建模和結(jié)果后處理。

利用STRAN高級(jí)單元技術(shù)和靜力分析, 模態(tài)分析的有效解法, 可以非常有效地求解大規(guī)模的拓?fù)鋬?yōu)化模型。(另需MSC的Optishape或Construct軟件)