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《北京工业大学》 2003年
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膜结构截面优化的理论及其在MSC.Nastran上的软件二次开发

陈继华  
【摘要】: 发展了膜结构在尺寸、应力和位移约束下的截面优化理论,并利用MSC.Patran提供的PCL语言,开发了专用的优化模块。 取膜结构的设计厚度与初始厚度的比值为设计变量,进行了设计变量的连接,采用满应力准则求解。利用MSC.Patran的库函数,提取结构单元的节点应力,通过循环找到构件的最大应力。根据应力与变量之间的关系求解,根据变量与厚度的关系膜构件厚度。通过“结构分析——求各构件厚度——结构分析”这个循环求解结构最优解。 对于尺寸、应力和位移约束的多约束问题,文中把尺寸、应力约束转化为动态尺寸约束。然后利用单位虚载荷法将位移约束转化为设计变量与约束的显式关系。用对偶数学规划精确映射原问题,用泰勒展式建立对偶问题的二阶近似。最后用二次规划求解器求解。 程序化过程中,为了提高算法的效率,采用了射线步来调整结构性态;用准有效约束初选有效约束,以减少敏度分析。为确保理论的正确,又采用了主被动变量循环。最后通过多个算例及其与Nastran的比较,较为全面的考核了程序,表明了程序的可靠性、精确性、高效性。 本文利用PCL界面函数创建了与Patran界面相连的优化界面,实现程序的可视化。用户只需从界面上输入优化设计参数:尺寸、应力、位移约束,优化精度,安全系数等数据,然后提交分析即可。
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