收藏本站
《大连理工大学》 2000年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

机械结构有限元动力优化设计的逆摄动方法研究

丁金华  
【摘要】: 随着现代化的复杂机械或工程结构的发展,对其优化设计提出了更高的要 求。即需全面考虑强迫振动、频率禁区、刚度、强度等的影响因素,进行符合工 程实际要求的、基于有限元分析的动力优化设计,以满足现代化设计要求。目前 复杂机械或工程结构的动力有限元优化设计存在的主要问题:一是它的有限元分 析的结构重分析计算繁复,优化过程中重分析次数过多,优化无法进行;二是工 程技术人员要求该方法和软件容易掌握和使用,便于人机交互。这就需要研究新 的实用化的动力有限元优化设计的方法,这是急待解决的工程实际问题。 动力优化设计主要有两类问题:频率禁区(特征值问题)和动力响应(强迫振 动)。这两个问题既可以用“正求”方法求解,也可以归结为其反问题来求解。 频率禁区问题(带频率禁区约束的动力优化设计),目前常用方法,一是数学规 划法和优化准则法;二是结构矩阵摄动法。前者的局限性是结构重分析次数多, 计算时间长;后者虽可在一定程度上避免重分析,但其迭代步长难以确定。动力 响应问题(带动力响应约束的动力优化设计),目前研究尚少,因为它更复杂, 更为困难,但却是工程中急需解决的问题。 本文课题属国家自然科学基金资助项目:“可视逆摄动理论和方法及其实 现”(编号:59675041)。本文针对上述存在问题,研究机械和工程结构动力优化 设计的理论和方法,重点研究逆摄动法求解上述两类反问题。主要工作有以下三 方面: 1.提出了广义特征值反问题(频率禁区优化问题)求解的新的逆摄动法:将频 率禁区问题求解归结为广义特征值反问题求解。利用广义特征值反问题理论和有 限单元刚度阵和质量阵的分解,推导出特征值λ与逆摄动参数ε(与设计变量x 相对应)关系的显式表达的计算公式。通过给定的特征值增量逆求出ε值,解决 了结构矩阵摄动法的无法确定送代步长问题,避免或减少了重分析次数。广义特 征值反问题求解存在不适定问题,为解决此问题,给出了逆摄动参数ε若干种取 值方法,如基于平均概率的敏度分析方法。另外,方法简单直观,便于人机交互。 2.首次提出了动力响应振幅(或动柔度)反问题(动力响应振幅优化问题)求 解的逆摄动法:根据逆求思想和有限单元刚度阵和质量阵分解方法,推导出逆摄 动参数ε与动力响应振幅(或动柔度)关系的显式表达式。避免或减少了重分析。 用逆摄动法求解动力响应振幅问题,既可以将其作为反问题求解,也可以将其作 为正问题求解。有助于动力响应优化难题的求解。 3.逆摄动法在动力优化中的应用及其编程:给出了人机交互的基于约束的 n 大连理工大学博土学位论文 机械结构有限元动力优化设计的逆摄动方法研究 一 优化方法和边界映射的优化方法,推荐了暂时消除约束的分部(步)优化方法。编 制了本逆摄动法的软件:本软件采用MATLAB编程语言,并利用了MATLAB的平台, 完成了上述特征值问题和动力响应振幅问题逆摄动法的软件编程。实现了对杆单 元的轴向振动系统、析架系统,平面梁单元的转子系统等上述两类问题的求解。 算例或工程实例验证结果表明,该方法可有效地减少重分析次数,计算效 率高,为结构动力优化设计提供了一种有效方法。所给公式及求解方法具有工程 直观性,编程容易,便子工程设计人员应用,便于发挥其主观能动性。本方法可 与矩阵摄动法结合应用,相辅相成。根据本文逆摄动法的有限元矩阵分解组装方 法,可以推导出基于其它有限元分析模型的动力优化设计的逆摄动法,如板、壳 等单元的逆摄动参数。的有关计算公式。
【学位授予单位】:

知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 武超,徐新喜;模糊理论在结构动力优化设计中的应用[J];机械设计与制造;2005年03期
2 韩子鹏;“小口径高炮用弹的外弹道气动力优化设计”通过技术鉴定[J];兵工学报;1988年01期
3 丁金华,滕弘飞;特征值反问题的逆摄动法及其在桁架中的应用[J];大连理工大学学报;1998年06期
4 苗玉彬,曹其新,刘成良,屈福政;机械结构动力优化振型反问题求解的逆摄动方法[J];起重运输机械;2004年02期
5 何时剑;杆系结构的离散变量动力优化设计[J];常州信息职业技术学院学报;2005年02期
6 翟荣民,周建军,李兴利;评述汽轮发电机基础动力优化设计的发展[J];电力建设;2001年03期
7 黎顺义;;轴系的几何规划动力优化设计[J];现代机械;1989年01期
8 范存旭;;薄板的动力优化[J];华中科技大学学报(城市科学版);1986年02期
9 刘晓俭;钟万勰;;结构动力优化设计的改进SLP方法[J];振动与冲击;1990年02期
10 滕晓雷,滕弘飞,张连祥;带频率禁区的发动机转子动力优化设计[J];航空动力学报;1987年03期
11 胡维俊,何雄君;拱坝的动力优化设计[J];水利学报;1991年08期
12 刘晓俭;;非线性机械结构系统的动力优化设计[J];机械设计与制造;1990年03期
13 杨德庆;戴浪涛;;可调动力吸振器降噪设计方法研究[J];舰船科学技术;2006年05期
14 李爱花;梁醒培;;动态应力约束下的高方平筛钢结构优化设计[J];河南工业大学学报(自然科学版);2007年02期
15 成本勇;;对建筑结构设计的三个控制措施分折[J];广东科技;2007年S1期
16 上官文斌,唐永草,朱中;弹性支承系统的动力优化设计[J];机械设计与制造;1996年06期
17 郑山锁;建筑结构的控制与减震设计及其研究[J];西安科技学院学报;1999年01期
18 苗玉彬,屈福政,滕弘飞;结构静力反问题求解逆摄动算法[J];大连理工大学学报;2001年01期
19 雷震;建筑结构的控制与优化设计[J];山西建筑;2002年12期
20 潘建冬,潘建伍;多层框架织造厂房的快速动力优化算法[J];工业建筑;2005年S1期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 李刚;刘翔;岳前进;于学兵;;基于功能的海洋平台抗冰动力优化设计[A];第十三届全国结构工程学术会议论文集(第Ⅱ册)[C];2004年
2 王虎虎;洪明;;舰船全封闭式结构桅杆的动力优化[A];第四届全国船舶与海洋工程学术会议论文集[C];2009年
3 杨旭;;结构动力优化设计的最大熵方法[A];第五届全国结构工程学术会议论文集(第二卷)[C];1996年
4 翁培奋;刘洁;杨爱明;;基于遗传算法的微型飞行器机翼气动力优化设计[A];首届全国航空航天领域中的力学问题学术研讨会论文集(上册)[C];2004年
5 王冠军;鹿晓阳;王鹏;;结构动力优化设计发展与展望[A];山东土木建筑学会建筑结构专业委员会2008年学术年会论文集[C];2008年
6 杨旭;;摩托车架结构动力优化设计[A];第六届全国结构工程学术会议论文集(第一卷)[C];1997年
7 安蕊梅;段树金;刘维华;;斜腿刚构桥几何布局的动力优化设计[A];第十三届全国结构工程学术会议论文集(第Ⅲ册)[C];2004年
8 何力;程远胜;;基于等效静力算法的船舶板架结构动力响应优化设计[A];第四届全国船舶与海洋工程学术会议论文集[C];2009年
9 马震岳;钱学智;;大型水力发电机组振动及稳定性研究[A];中国科学技术协会首届青年学术年会论文集(工科分册·上册)[C];1992年
10 周斌;程明道;;高集成化的水面舰船水动力性能集成系统的设计与实现[A];'06MIS/S&A学术交流会论文集[C];2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 丁金华;机械结构有限元动力优化设计的逆摄动方法研究[D];大连理工大学;2000年
2 王考;气动式振动台振动激励能谱优化研究[D];国防科学技术大学;2009年
3 苗玉彬;逆摄动法和人机交互退火遗传算法及其应用[D];大连理工大学;2001年
4 罗鹰;大型星载可展开天线的动力优化设计与工程结构的系统优化设计[D];西安电子科技大学;2004年
5 牛斌;基于结构和材料一体化的多尺度动力优化设计[D];大连理工大学;2010年
6 胡太彬;随机结构动力分析与动力可靠性优化设计[D];西安电子科技大学;2005年
7 李火坤;泄流结构耦合动力分析与工作性态识别方法研究[D];天津大学;2008年
8 何力;船舶板架结构动力优化设计方法研究[D];华中科技大学;2011年
9 杨锋;近海桩式风机基础—塔架动载特性与响应及桩基优化研究[D];中国水利水电科学研究院;2013年
10 刘洁;微型飞行器机翼三维非定常流场的数值研究和气动优化[D];上海大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 陈明明;基于可靠性的汽轮机基础的动力优化设计[D];大连理工大学;2005年
2 刘雅娟;空间可展开光学望远镜的动力优化设计[D];西安电子科技大学;2010年
3 程沙沙;结构动力优化设计的进化策略方法[D];广西大学;2012年
4 陈志民;基于Kriging模型的汽轮机基础可靠性动力优化方法[D];大连理工大学;2008年
5 张磊;槽轮机构的结构改进设计与应用研究[D];西安理工大学;2007年
6 雷泽涛;基于主动控制—基底隔震混合控制系统的结构动力优化研究[D];四川大学;2006年
7 孙尚;Schwedler型球面网壳的有限元分析及优化设计[D];西北工业大学;2007年
8 赵毅;基于动力特性可靠性约束的三维随机结构优化设计[D];武汉理工大学;2008年
9 苏卫华;野战卫生技术车辆结构动力优化设计[D];中国人民解放军军事医学科学院;2003年
10 肖方豪;结构动力响应优化和结构动力鲁棒设计研究[D];重庆大学;2007年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978