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《北京工业大学》 2003年
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桁架结构形状优化的理论与基于MSC/NASTRAN的软件二次开发

高峰  
【摘要】: 对于桁架结构形状优化,应用层次分解优化方法,将设计变量分成杆件截面积和节点位置两类变量。求解时分为两层,第一层在给定节点位置下对杆件截面进行优化,同时考虑了应力、局部稳定约束和位移约束的重量最轻;第二层假定截面层的有效位移约束作用不变,求解一个使桁架刚度增强的二次规划问题,获得既不违反约束,又使目标函数不上升的新的节点位置,再返回第一层。两层交替进行直至收敛。 利用MSC/PATRAN提供的PCL语言实现了对MSC/NASTRAN优化模块的二次开发。层次分解优化方法的实现和 MSC/NASTRAN在优化中的集成分析,缩短了优化计算时间,降低了工程设计人员的工作强度,大大提高了优化设计效率。并且将建立优化模型的菜单融合到PATRAN界面,实现程序的可视化。用户可以通过人机界面的交互功能确定设计变量,实现约束条件下目标函数的优化。 文中设计思路的可行性和有效性通过桁架实例得到了验证。多个算例验证了程序的收敛效率。
【学位授予单位】:北京工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2003
【分类号】:O342;TP311.52

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【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 梅丽;冷拔内螺纹锅炉管专用CAE软件开发及应用研究[D];天津理工大学;2005年
2 钟志宏;基于Patran的泵车臂架多姿态自动分析模块的开发及应用[D];中南大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 霍达;多工况结构设计的两相优化法[J];哈尔滨建筑工程学院学报;1984年03期
2 霍达;超静定桁架严格满应力设计存在的条件[J];哈尔滨建筑工程学院学报;1984年04期
3 谭中富;关于桁架结构拓扑与布局优化设计的若干问题[J];哈尔滨建筑大学学报;1996年04期
4 钱令希,钟万勰,程耿东,隋允康;工程结构优化设计的一个途径——序列二次规划SQP[J];计算结构力学及其应用;1984年01期
5 夏人伟,周明;结构设计的统一优化准则法[J];计算结构力学及其应用;1985年04期
6 高占军;单工况下桁架结构应力比法的收敛性证明及收敛解的若干性质[J];计算结构力学及其应用;1985年04期
7 陈刚,孙靖民;二次规划迭代法及其在结构优化设计中的应用[J];计算结构力学及其应用;1987年01期
8 隋允康,由衷;具有两类变量的空间桁架分层优化方法[J];计算结构力学及其应用;1990年04期
9 段宝岩,叶尚辉;两工况作用下杆系结构拓扑优化设计[J];计算结构力学及其应用;1991年02期
10 钱令希,隋允康,王希诚,凌克明;壳体结构优化及其DDDU(W)新版本[J];计算结构力学及其应用;1992年01期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 祝晓燕,梁立德,彭震中,葛永庆;非线性规划法在铁塔结构设计中的应用[J];华北电力大学学报;2000年03期
2 王藏柱,董桂西;架空输电铁塔形状优化的研究[J];华北电力大学学报;2001年02期
3 韩文年;来新民;范慕辉;;链板形状优化的光弹性实验[J];河北工学院学报;1993年03期
4 卢建志;杨世文;李鹏;任子清;;基于拓扑和尺寸组合优化的ATV车身轻量化研究[J];中北大学学报(自然科学版);2012年02期
5 朱小国;谢飞野;;差异演化算法在建筑结构优化设计中的应用[J];河北建筑工程学院学报;2009年02期
6 高亚强;王兴国;;基于可靠性的结构优化设计[J];河北理工大学学报(自然科学版);2008年01期
7 黄海燕;;船艉结构动力优化设计[J];江苏科技大学学报(自然科学版);2012年02期
8 杜文风;阎超;朱黎明;;一种网壳结构基于压力线概念的优化方法[J];河南大学学报(自然科学版);2012年03期
9 李平,孟庆鑫,王立权;双机器人协调系统的碰撞检测问题研究[J];哈尔滨工程大学学报;2005年03期
10 张春玉;王振清;梁文彦;;遗传算法的改进及其在预应力空间网格结构中的应用[J];哈尔滨工程大学学报;2010年10期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 韩英仕;郭鹏飞;朱朝艳;;小生境遗传算法及在离散变量优化设计中的应用[A];第十一届全国结构工程学术会议论文集第Ⅱ卷[C];2002年
2 郭鹏飞;韩英仕;朱朝艳;;离散变量结构优化的Fibonacci遗传算法[A];第十一届全国结构工程学术会议论文集第Ⅱ卷[C];2002年
3 乔志宏;杜家政;隋允康;;多约束下的桁架结构截面优化在NASTRAN上的程序实现[A];第十二届全国结构工程学术会议论文集第Ⅰ册[C];2003年
4 乔志宏;杜家政;隋允康;;含压杆局部稳定约束的桁架满应力设计在NASTRAN上的程序实现[A];第十二届全国结构工程学术会议论文集第Ⅰ册[C];2003年
5 乔志宏;李栋;杜家政;隋允康;;桁架结构满应力设计在NASTRAN上的实现[A];第十二届全国结构工程学术会议论文集第Ⅰ册[C];2003年
6 高峰;隋允康;杜家政;;桁架结构形状优化两层解法[A];第十二届全国结构工程学术会议论文集第Ⅲ册[C];2003年
7 隋允康;乔志宏;叶宝瑞;;桁架结构截面优化满应力设计方法[A];第十二届全国结构工程学术会议论文集第Ⅲ册[C];2003年
8 董聪;江见鲸;;结构智能健康诊断研究与进展[A];第十二届全国结构工程学术会议论文集第Ⅲ册[C];2003年
9 刘夏石;方明云;;直升机顶层设计与遗传综合算法[A];第十二届全国结构工程学术会议论文集第Ⅲ册[C];2003年
10 周克民;李霞;;采用Hermite矩形单元建立类桁架连续体[A];庆祝中国力学学会成立50周年暨中国力学学会学术大会’2007论文摘要集(下)[C];2007年
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1 张春玉;预应力空间网格结构优化理论及可靠性分析[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 孟珣;基于动力特性的海上风力发电支撑结构优化技术研究[D];中国海洋大学;2010年
3 段志东;基于广义模块化设计的快锻液压机机架力学特性研究[D];兰州大学;2010年
4 汪峰;大跨径三塔结合梁斜拉桥几何非线性分析研究[D];武汉理工大学;2010年
5 王文;支持建筑造型概念设计方法的研究与应用[D];山东师范大学;2011年
6 乔赫廷;连续体结构拓扑优化模型讨论及其应用[D];大连理工大学;2011年
7 林鹏;质子交换膜燃料电池电堆的热力耦合封装力学研究[D];大连理工大学;2011年
8 邹存俊;自锚式悬索—斜拉组合结构体系桥梁静力学性能与施工关键技术研究[D];长安大学;2009年
9 刘孝保;电子设备动态性能有限元建模与优化方法研究[D];电子科技大学;2011年
10 陈世民;桥梁监测系统中海量数据分析理论与应用[D];重庆大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李伟;基于ANSYS平台的拓扑优化方法研究及其在离心机吊篮结构设计中的应用[D];中国工程物理研究院;2010年
2 吴锦龙;有限元软件框架研究及其在线性静力学程序中的应用[D];中国工程物理研究院;2010年
3 韩滔;高速立式加工中心关键部件结构优化[D];大连理工大学;2010年
4 赵二鑫;车削中心静动热特性分析及床鞍结构优化设计[D];大连理工大学;2010年
5 王虎虎;基于自适应进化策略的舰船加筋结构动力优化[D];大连理工大学;2010年
6 李枫;钢框架住宅结构体系优化的对比分析[D];辽宁工程技术大学;2009年
7 李伟湘;基于二次规划法的连续体结构拓扑优化方法及其应用研究[D];长沙理工大学;2010年
8 陈敏;基于EFG法的连续体结构模态拓扑优化研究[D];湘潭大学;2010年
9 曹飞;滑模施工关键技术的研究与应用[D];河南理工大学;2010年
10 张伟;预应力连续箱梁桥结构优化设计研究[D];合肥工业大学;2010年
【同被引文献】
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1 孟晓峰,陈宇,康达昌;倒锥形芯棒拉拔内螺纹管工艺的实验研究[J];哈尔滨工业大学学报;2003年04期
2 于恩林,于凤琴,于秉强,王建国;内螺纹管材拉拔力能及工具参数的研究[J];焊管;2001年06期
3 刘亚龙;王生楠;刘海峰;饶勇刚;瞿卫坚;;基于MSC/PATRAN的飞机结构强度静力试验数据实时跟踪与处理系统开发[J];航空学报;2007年01期
4 温殿英,叶金铎,史津平,李国刚;空拔管壁厚计算模型[J];钢铁研究学报;2001年05期
5 韩宝云,胡成威;钢管苏式模空拔过程的计算机有限元模拟[J];钢铁研究学报;2001年06期
6 刘美娥;余音;胡毓仁;;船舶智能结构压电分析Patran/Nastran开发及应用[J];舰船科学技术;2009年02期
7 冯国庆;任慧龙;李辉;胡超然;李依阳;刘志慧;;基于PCL的舰船结构强度评估系统开发[J];舰船科学技术;2010年05期
8 李成义;我国混凝土泵车产品发展状况分析[J];今日工程机械;2003年10期
9 陈凯,孙国正;混凝土泵车臂架结构的智能优化设计[J];武汉理工大学学报(交通科学与工程版);2003年02期
10 张艳伟,佟力,孙国正;基于ANSYS的混凝土泵车臂架结构分析研究[J];武汉理工大学学报(交通科学与工程版);2004年04期
中国硕士学位论文全文数据库 前6条
1 马昌训;混凝土泵车泵送液压系统故障仿真研究[D];中南大学;2011年
2 金雪燕;板壳截面优化的理论与基于MSC/NASTRAN的软件二次开发[D];北京工业大学;2003年
3 孙利伟;基于刚柔混合模型的混凝土泵车臂架的仿真研究[D];吉林大学;2006年
4 陈文;基于灵敏度与模拟退火方法的模型修正及软件二次开发[D];南京航空航天大学;2008年
5 田润利;混凝土泵车结构力学性能研究[D];长安大学;2009年
6 孙武和;混凝土泵车臂架结构有限元分析及参数计算程序应用[D];吉林大学;2009年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 霍达,王光远,周正源;桁架优化力学准则的失效问题[J];哈尔滨建筑工程学院学报;1984年02期
2 谭中富,何成杰;关于拓扑优化中最优解“奇异”现象的讨论[J];哈尔滨建筑大学学报;1996年01期
3 宋爱武,曹宏毅,陈刚,孙靖民;结构优化设计中若干方法的比较与分析[J];哈尔滨工业大学学报;1985年A6期
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5 董聪;赘余桁架结构可靠性的计算方法[J];航空学报;1989年02期
6 陆金桂,余俊,王浩,陈新度,周济,肖世德;基于人工神经网络的结构近似分析方法的研究[J];中国科学(A辑 数学 物理学 天文学 技术科学);1994年06期
7 胡定钟;单一工况下结构的满应力设计[J];吉林大学自然科学学报;1979年03期
8 胡守信;关于桁架结构满应力设计的应力比法的几个定理[J];吉林大学自然科学学报;1981年04期
9 钱令希,钟万勰,程耿东,隋允康;工程结构优化设计的一个途径——序列二次规划SQP[J];计算结构力学及其应用;1984年01期
10 隋允康,耿树森;广义几何规划二阶缩并的原算法及其在结构优化中的应用*[J];计算结构力学及其应用;1985年01期
【相似文献】
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1 张桂花,乐美峯,蔡怀崇;在形状优化中采用边界元法时灵敏度矢量的计算[J];计算力学学报;1987年01期
2 常艳红;用边界元法对轴类零件进行结构形状优化[J];煤矿机械;2002年02期
3 钟万勰,邓可顺;关于受外压柱壳的形状优化[J];固体力学学报;1980年01期
4 王繁生;接触问题形状优化模型的研究[J];山西机械;2003年01期
5 张桂花,乐美峰,蔡怀崇;用边界元法和状态空间梯度投影法进行两维形状优化[J];应用力学学报;1984年02期
6 崔海涛,邓建龙,温卫东;轴对称有限元的结构形状优化分析[J];机械科学与技术;2002年03期
7 罗志凡,荣见华,杜海珍;基于遗传算法和梯度算法的桁架结构动力学形状优化[J];振动与冲击;2003年02期
8 任家骏,张光辉,王丽彪,吴凤林;用边界元法对三维弹性接触问题进行形状优化[J];太原理工大学学报;2001年04期
9 王学林,胡于进,李成刚;基于物理的变形曲线在结构形状优化中的应用[J];计算力学学报;2005年01期
10 郑大素;欧贵宝;江允正;;用边界元法进行形状优化[J];工程力学;1990年02期
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1 高峰;隋允康;杜家政;;桁架结构形状优化两层解法[A];第十二届全国结构工程学术会议论文集第Ⅲ册[C];2003年
2 张铁亮;丁运亮;金海波;张珍铭;;卫星桁架结构优化设计[A];第十届全国振动理论及应用学术会议论文集(2011)下册[C];2011年
3 赵启林;李飞;徐康;;新型复合材料桁架结构静载实验研究[A];第七届全国建设工程FRP应用学术交流会论文集[C];2011年
4 卢立飞;刘晓平;;高耸桁架结构动态特性研究[A];机械动力学理论及其应用[C];2011年
5 李善坡;隋允康;;桁架结构截面优化模型的新提法[A];北京力学会第14届学术年会论文集[C];2008年
6 张翔;王迪;田源;张亦良;;雨伞中的桁架结构分析和优化[A];北京力学会第17届学术年会论文集[C];2011年
7 徐兵;范志庚;胡绍全;郁向东;嵇晓宇;;靶区支撑桁架结构的动力稳定性分析[A];中国工程物理研究院科技年报(2001)[C];2001年
8 陈露;舒赣平;;大跨度斜拱桁架结构设计与分析[A];'2011全国钢结构学术年会论文集[C];2011年
9 周克民;李俊峰;;Michell桁架在离散过程中的一些性质[A];第十二届全国结构工程学术会议论文集第Ⅲ册[C];2003年
10 隋允康;乔志宏;叶宝瑞;;桁架结构截面优化满应力设计方法[A];第十二届全国结构工程学术会议论文集第Ⅲ册[C];2003年
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1 林沐;钢魂铁韵壮贵阳[N];中华建筑报;2011年
2 宗河;奥运天天近 变化日日新[N];经济日报;2007年
3 赵鹏;高新车型点燃城市车展[N];科技日报;2007年
4 记者 柯善北 邹斌 通讯员 周晓华;武汉市民之家即将封顶[N];中国建设报;2011年
5 祝贺;黄海亮剑再指北京奥运公交用车[N];中国工业报;2007年
6 海鹏;黄海欲再执公交市场牛耳[N];中国商报;2007年
7 通讯员  王云霞 记者  顾今;在市场大熔炉里冶炼成钢[N];建筑时报;2006年
8 本报记者 吴梦寒;科技耀盛世 妙手绘华章[N];甘肃日报;2009年
9 戚绍丰;精巧设计成就纯美空间[N];中国建材报;2006年
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4 安海;桁架结构系统可靠性分析方法的研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
5 王凯;自然邻近无网格法的理论与应用研究[D];山东大学;2005年
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7 霍同如;应用边界元法的弹性结构灵敏度分析及其形状优化[D];清华大学;1989年
8 任莉;理想材料零件的结构优化设计[D];大连理工大学;2008年
9 李培培;曲线造型中关于拟合、参数化及形状优化问题的研究[D];山东大学;2012年
10 马海全;面向对象的随机有限元与接触问题的可靠性形状优化设计研究[D];南京航空航天大学;2002年
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1 高峰;桁架结构形状优化的理论与基于MSC/NASTRAN的软件二次开发[D];北京工业大学;2003年
2 张华;飞行器结构尺寸和形状优化设计的并行协同方法[D];南京航空航天大学;2012年
3 李焕洋;金属桁架结构工程分析后处理方法的研究及系统实现[D];重庆大学;2012年
4 胡存明;空间智能桁架结构的H_∞振动主动控制[D];大连理工大学;2012年
5 张赛卓;车载式施药机械桁架设计及有限元分析[D];西北农林科技大学;2011年
6 赖云山;平面连续体结构拓扑与形状优化设计研究[D];华南理工大学;2011年
7 谷鹏;索托桁架结构性能影响因素分析[D];北京交通大学;2011年
8 李兴坡;索托桁架结构稳定与抗震性能研究[D];北京交通大学;2011年
9 刘超;涡轮盘结构拓扑与形状优化方法研究[D];南京航空航天大学;2010年
10 张东声;自由曲面薄壳屋面造型研究[D];西北工业大学;2004年
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