机械优化设计发展综述
王放明;董殿军
【期刊名称】《机械》 【年(卷),期】1991(018)006 【总页数】4页(P24-27)
【关键词】机械设计;优化设计;综述 【作 者】王放明;董殿军 【作者单位】不详;不详 【正文语种】中 文 【中图分类】工业技术 · 2
4 ． 机械 优 化 设 计 发 展：综 述o机械 优 化 设 计发 展 综 述华东 工 学 院王 藏 明董殿军机 械最 优化技 术， 是在6 0 年代发展 起来的 一 门 学科 。 我 国 近 十 几年 来 也开始从 事这方面的研究， 并在优化设 计 理 论 与 应 用 方 面已取 得了 许多新进展 。结构优化设 计是在满足各种规范或某 些特定 要求条件下使结构的某一种或数种广义性能指标 （ 如 功能 ， 重 量 、 造价 、 刚 度 或频率） 为 最佳， 或当结构 受外力激励时， 其响应 （ 位移 、 速度 或加速度 ） 最 小等等 。优 化设 计技术是 随着数学 和力 学 的发展 及快速计算 工 具 的发展而 发展 起来的 。 计算机技术推动 了优化设 计技术的广 泛 应用，对整 个机械设 计学科产 生 了深 刻的影响，使许多 以前难 予解决 的 关 键性问 题， 获 得了 重 大突破 。 因
此， 优 化设 计 正引起 机 械 设 计领域 里 的一 场革命 。 尤其在 通用 机 械零部件设 计、 武器 设 计与设 计研 究 方 面曲 于 采用优化 技术 已 取 得显 著成效 。j ．从 总 体上 说， 结构优 化设 计分 为 静态 优 化和动态 优化 （ 或叫高等动力 学优 化设 计， 也 有人称动力 优 化 ） 两 种 。一 般 说来， 静态优 化 是 运用力 学中 的 静力 学原 理 和 数 学 规 化方 法， 以 重量 造 价等为广 义 性能 指 标 （ 目 标函 数 ） 而 对结构 或 机 械系统 进 行 的 优 化 设计，其特点 是： 1 ． 结构系 统 所 受外力 及 其内 力不随时间 变 化， 具 有确 定 的 值， 2 ． 结构 拓 扑 （ 结构总外 型 ， 各部分 闯 的 连 接 形式 ） 是 固 定的， 3 ． 约束方 程般 为 代 数 方 程 。动态 优化是 指对 结构系 统 的动 态 性能 进行优化 j是运 用 动力 学原 理 、 振动 理 论 （ 包括近 几年 发展 起 来 的模态 分析 和试 验 技 术 ） 和微 分 方 程 理 论 ； 以刚度 、 频率、 响应 ， 噪声 、热变形与磨损等为广义性能指标而 对结 构系 统 进 行的优 化设 计， 其特点 是。
1 ． 结构 系 统所 受外力 或系 统 内 力 随 时 间 变 化， 2 ． 结 构拓 扑不 同定， 结 构 内 部 有相对 运 动的部 分'3 ． 约束方程 既 包括代数 方程； 又 包括微分方程 。根 据结构设 计中 要考虑 和 处 理 的信 息 是确定的，随 机的 还 是模糊的， 又 可 将结构 优化设 计问 题分为结构确定优 化设 计 、 结构随 机优 化设 计 （ 概 率设 计 ） 和模糊优 化设 计 三 类，后两 类属 于 不 确 定性 规划 法 。也有人将结构优 化设 计方 法分为 六 类。 力 学 准则 法 、 直接搜索法 、 解析搜索法 、 序 列 逼 近 法 、 特种 规 划 法 和 不 确定 规划 法 。 后 五类 都属 于 数 学规 划 法 ‘坚 。 所 谓力 学 准则 法 就 是 利用某 些 准 则 来解 决问 题 。 结构优 化设 计的力 学准则 法 就是建 立 一些 准则，利用 它们 从 所 有 可用 设 计中找出 最轻设 计或 近 似最轻 设 计 。 常用 的 准 则 又 可分 为 满约束 准则 和能 量 准 则 两 类 。 如 利用 势能 原 理 所 提供的准 则 可 以 从所 有符合约束条件 的
变形 状 态中 找 出 实 际 的 变 形 状 态 。 又 如， 利用H a m ilt o n 原 理 可 以 从 所 有 运 动 学 上 可能 的 运 动 过 程 中 找 出 实 际的 运 动 过 程 。 力 学准则 法 的 基 本 精 神是 发挥材料 的 强 度 等 应 变能密度状 态， 以 达到 使结构为 最 轻 的 目 标 。这 是传 统 的设 计 思 想， 容 易 被 人 接受， 并 且 算 法 比 较 简单 、 收敛 速度 快 、 颇 受欢迎 。其缺点 是 难 于 适 应多 种性 态 约束，般 只 能解 决使 结构 体积 最 小， 或 目标 函 数 基本 上 与 结构体 积成 正 比 （ 如 重 量 、 某 类 造 价等 ） 的些优 化设计问题， 即类静态优 似·24．机械优化设计发展：综述的门 学科 。我 国 近 十 几年 来 也开始从 事这应（位移 、速度 或加速度 ） 最 小等等 。优 化设 计技术是 随着数学 和力 学 的发展及快速计算 工 具 的发展而 发展 起来的 。计算机技术推动 了优化设 计技术的广 泛应用，使许多 以前难 予解决 的 关 键性问 题， 获得了 重 大突破 。 因 此， 优 化设 计 正引起 机 械设 计领域 里 的场革命 。尤其在 通用 机 械零j从 总 体上 说， 结构优 化设 计分 为 静态 优化和动态 优化 （ 或叫高等动力 学优 化设 计，也 有人称动力 优 化 ） 两 种 。般 说来，静态方 法，以重量 造 价等为广 义 性能 指 标 （ 目 标其特点 是： 1 ． 结构系 统 所 受外力 及 其内力不随时间 变 化， 具 有确 定 的 值， 2 ． 结构 拓扑 （ 结构总外 型 ， 各部分 闯 的 连 接 形式 ） 是固 定的， 3 ． 约束方 程括近 几年 发展 起 来 的模态 分析 和试 验 技 术 ）和微 分 方 程 理 论 ； 以刚度 、 频率、 响应 ， 噪热变形与磨损等为广义性能指标而 对结构系 统 进 行的优 化设 计， 其特点 是。 1 ． 结构系 统所 受外力 或系 统 内 力 随 时 间 变 化， 2 ． 结构拓 扑不 同定， 结 构 内 部 有相对 运 动的部分'3约束方程 既 包括代数 方程； 又 包括微化设 计问 题分为结构确定优 化设 计 、 结构随机优 化设 计 （ 概 率设 计 ） 和模糊优 化设 计 三类，也有人将结构优 化设 计方 法分为 六 类。力 学 准则 法 、 直接搜索法 、 解析搜索法 、 序列 逼 近 法 、 特种 规 划 法 和 不 确定 规划 法 。 后五类 都属 于 数 学规 划 法 ‘坚 。 所 谓力 学 准则
机械优化设计发展综述
