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《南京理工大学》 2004年
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计算智能在机械结构优化设计中的应用

茹兴鹏  
【摘要】:本文以火炮的轻量化为工程背景,研究了计算智能的基本原理和方法,并将其应用于某火炮下架的结构优化设计。 用板单元(Shell)、梁单元(Beam)耦合的方法建立了箱型下架结构的有限元模型,并对模型进行适当的简化处理,提取特征参数,在Patran环境下编程实现了结构的参数化建模; 将遗传算法与参数化技术相结合,对下架结构进行了尺寸优化和形状优化。针对具体问题构造出适应度评价函数,用罚函数法处理约束,通过设计合理、高效的遗传算子,设定算法运行的控制参数等,增强了遗传算法的全局搜索能力。遗传算法的应用有效地降低了结构的应力水平和重量; 在遗传算法对下架结构进行尺寸、形状优化的基础上,用ESO方法进行了拓扑优化,通过逐渐去除结构中的低应力材料,改善结构的传力路径,进一步减轻了结构的重量。采用B-Spline方法对结构的边界进行了光滑处理; 利用BP神经网络的非线性映射能力,训练得到了下架结构响应与设计变量之间的神经网络映射模型,并将其作为近似分析工具取代有限元分析过程应用于下架的结构优化。结果表明,应用这种方法不仅可以得到满意的优化结果,而且极大地减少了优化过程中用于结构重分析的时间。
【学位授予单位】:南京理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:TH122

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 马兆允;徐亚栋;;多项式响应面方法在结构近似分析中的应用[J];科技资讯;2006年33期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 徐亚栋;复合材料身管结构分析与优化研究[D];南京理工大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 童话;飞机挂架强度计算及优化设计[D];西北工业大学;2006年
2 黄从奎;盾构机保险轴的结构设计研究[D];郑州大学;2012年
3 邵跃林;结构优化及其在轻型火炮设计中的应用[D];南京理工大学;2013年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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10 吕大刚,王光远;结构智能优化设计──一个新的研究方向[J];哈尔滨建筑大学学报;1999年04期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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2 张智,吴子燕;基于遗传算法的钢筋混凝土偏心受压柱的优化设计[J];四川建筑科学研究;2005年02期
3 黄冀卓,王湛,龚明袖;遗传算法在钢结构截面优化设计中的应用[J];四川建筑科学研究;2005年03期
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 齐继阳;竺长安;曾议;;基于遗传禁忌混合搜索算法的设备布局研究[A];2004“安徽制造业发展”博士科技论坛论文集[C];2004年
2 高尚;江新姿;汤可宗;;蚁群算法与遗传算法的混合算法[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
3 孙俊清;李平;韩梅;;装卸桥调度问题及其混合智能优化算法GASA[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
4 曹浪财;罗键;;一种改进求解TSP问题智能蚂蚁算法[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
5 徐耀群;何少平;;傅立叶混沌神经网络及其在优化中的应用[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
6 李会军;叶宾;;一种基于递归BP神经网络的多步预测控制方法[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
7 杨阳;陈宗海;张海涛;;复杂系统仿真的前端智能化综述[A];'2003系统仿真技术及其应用学术交流会论文集[C];2003年
8 仉宝玉;陈义俊;;前馈神经网络快速学习算法及应用[A];'2003系统仿真技术及其应用学术交流会论文集[C];2003年
9 闫艳霞;李宏武;刘杰伟;冯伟;;颗粒镁喷吹氮气流量控制中BP神经网络整定PID控制器的研究[A];中国计量协会冶金分会2012年会暨能源计量与节能降耗经验交流会论文集[C];2012年
10 罗钧;宋信玉;;基于BP神经网络的激光位移传感器误差补偿[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 戴运桃;粒子群优化算法研究及其在船舶运动参数辨识中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 孙明;基于小波和迟滞的混沌神经网络及其应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 谭佳琳;粒子群优化算法研究及其在海底地形辅助导航中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 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
5 王蕊;无线传感器网络部署与拓扑控制研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
6 贺士晶;核动力装置参数优化设计[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 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
8 梁桥康;特殊应用的多维力/力矩传感器研究与应用[D];中国科学技术大学;2010年
9 孔令启;基于内外圈协同优化策略的间歇化工过程不确定性调度研究[D];华南理工大学;2010年
10 陈军;曲线曲面的几何约束造型与近似合并[D];浙江大学;2010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 李坤;参数参与进化的自适应遗传算法研究[D];南昌航空大学;2010年
3 柳枝华;微粒群优化算法的改进及应用[D];南昌航空大学;2010年
4 张海峰;空间三维信息重构与飞行器路径规划[D];山东科技大学;2010年
5 靳昌田;煤炭集团物料配送优化研究[D];山东科技大学;2010年
6 肖小城;粒子群算法求解作业车间调度问题的研究[D];郑州大学;2010年
7 李跃;三维运动估计在织物动态仿真中的应用[D];浙江理工大学;2010年
8 辛贵州;无人飞行器航迹规划算法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
9 程朗;基于多测距仪的AUV三维避碰方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
10 王东阳;多智能体调度优化算法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 倪桂敏;国外火炮新型轻质材料技术的研究与发展[J];兵器材料科学与工程;1996年02期
2 黄沛霖,马东立,武哲;低RCS齿形挂架参数选择研究[J];北京航空航天大学学报;2001年03期
3 曹俊,朱如鹏;层合板热膨胀系数优化设计的遗传算法实现[J];玻璃钢/复合材料;2003年02期
4 陈佳璋;;大直径(Ф11.58m)盾构机刀盘驱动装置用回转支承国产化的探讨[J];传动技术;2010年03期
5 于桂林;高强度ZL205A铝合金飞机挂架铸造工艺[J];材料工程;2001年01期
6 王胜勇;;盾构机刀盘驱动研究[J];城市道桥与防洪;2007年12期
7 高树滋;现代火炮技术的发展及工业部门的对策[J];四川兵工学报;2004年01期
8 任志刚,卢哲安,楼梦麟;复合夹层结构频率及损耗因子的计算[J];地震工程与工程振动;2004年02期
9 徐亚栋;钱林方;陈龙淼;;复合材料身管三维有限元分析与结构优化[J];弹箭与制导学报;2005年S9期
10 陈浩然,息志臣,贺晓东;复合材料层合板的热变形非线性分析[J];大连理工大学学报;1994年03期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 熊仲宇;基于计算机智的结构优化设计[D];南京航空航天大学;2001年
2 钱仲焱;复杂结构协同优化理论、方法及技术的研究[D];浙江大学;2001年
3 唐文艳;结构优化中的遗传算法研究和应用[D];大连理工大学;2002年
4 陈飚松;热传导与结构耦合系统的灵敏度分析及优化设计[D];大连理工大学;2002年
5 许贤泽;纤维缠绕复合材料壳体设计方法及其理论研究[D];武汉理工大学;2002年
6 晏飞;复合材料翼面结构综合优化设计技术研究[D];西北工业大学;2001年
7 金海波;复合材料飞机结构综合优化设计系统研究[D];南京航空航天大学;2003年
8 左孔天;连续体结构拓扑优化理论与应用研究[D];华中科技大学;2004年
9 李学斌;正交各向异性圆柱壳静动态特性分析及比较研究[D];华中科技大学;2004年
10 张崎;基于Kriging方法的结构可靠性分析及优化设计[D];大连理工大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 郭伟;基于可靠度的随机参数结构优化设计[D];西安电子科技大学;2011年
2 周成;轻量化牵引火炮动力学分析与优化研究[D];南京理工大学;2011年
3 项立银;基于组合优化算法的结构稳健优化设计方法研究与应用[D];南京理工大学;2011年
4 钱辉仲;超轻型火炮摇架结构优化[D];南京理工大学;2012年
5 陈永兵;遗传算法及其在结构工程优化中的应用研究[D];西北工业大学;2001年
6 姚颖;复合材料层合板的优化设计方法研究[D];西北工业大学;2001年
7 郭健;多学科设计优化技术研究[D];西北工业大学;2001年
8 赵一宁;人工神经网络和遗传算法在船体结构动力学中的应用[D];大连理工大学;2002年
9 佘建生;枪管轻量化技术研究[D];华北工学院;2002年
10 桑韧;平面连续结构拓扑优化的GA-FE方法研究[D];南京航空航天大学;2003年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前5条
1 张军挪;康小勇;尚利民;范文奇;;某型机枪枪管的结构优化设计[J];兵工自动化;2013年04期
2 杨宇宙;钱林方;徐亚栋;陈龙淼;;复合材料身管的疲劳裂纹扩展分析[J];弹道学报;2013年02期
3 周翠平;徐亚栋;;基于虚拟仪器技术的复合材料身管动态试验[J];淮阴工学院学报;2011年03期
4 董欢;苗克坚;陆寅;;某型挂架的便携式仿真测试设备的设计与实现[J];计算机测量与控制;2012年02期
5 费东年;王军;高尚书;;浮空器设备挂架结构总体设计[J];科学技术与工程;2012年08期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 吴其俊;复合材料枪管的理论及应用研究[D];南京理工大学;2012年
2 黄章俊;复杂结构设计的优化方法和近似技术研究[D];东北大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前9条
1 王燕;潜艇结构的优化设计方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 姜勇;某多管火箭炮复合材料定向管结构分析及优化[D];南京理工大学;2012年
3 王世东;基于响应面方法的某轿车操纵稳定性仿真分析与优化[D];湖南大学;2011年
4 严君;基于OptiStruct碳纤维复合材料薄壁结构优化设计研究[D];中北大学;2012年
5 李文兵;基于流固耦合的舰炮身管动态特性分析[D];南京理工大学;2008年
6 汪震;燕尾榫结构微动疲劳寿命可靠性分析研究[D];南京航空航天大学;2008年
7 冯克建;汽车车门防撞梁结构改进与优化[D];哈尔滨工程大学;2012年
8 周炳华;炼厂多网络集成优化方法研究[D];东北大学;2010年
9 张冬冬;基于高斯过程响应面及核密度估计的有限元模型确认方法的研究[D];南京航空航天大学;2012年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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2 唐立新;旅行商问题(TSP)的改进遗传算法[J];东北大学学报;1999年01期
3 段晓东,朱伟勇;基于 GA 的计算机数学试验 Mm-LH 设计[J];东北大学学报;1999年01期
4 程耿东;关于桁架结构拓扑优化中的奇异最优解[J];大连理工大学学报;2000年04期
5 陈守煜;模糊优选神经网络多目标决策理论[J];大连理工大学学报;1997年06期
6 阎平凡;人工神经网络的容量、学习与计算复杂性[J];电子学报;1995年05期
7 段宝岩,陈建军;基于极大熵思想的杆系结构拓扑优化设计研究[J];固体力学学报;1997年04期
8 吕大刚,王光远;结构智能优化设计──一个新的研究方向[J];哈尔滨建筑大学学报;1999年04期
9 张文元,吴知丰;遗传算法在建筑结构优化设计中的应用[J];哈尔滨建筑大学学报;1999年04期
10 许素强,夏人伟;结构优化方法研究综述[J];航空学报;1995年04期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王华澄;钢筋混凝土圆水池池壁的优化设计[J];工业建筑;1990年04期
2 刘宗发;王彦生;徐红玉;杨俊森;;基于自适应遗传算法的单层球面网壳优化分析[J];河南科技大学学报(自然科学版);2006年06期
3 田园;朱朝艳;陈益勤;高扬;宁乐;;基于改进遗传算法的离散变量结构优化设计[J];辽宁工业大学学报(自然科学版);2008年06期
4 徐晓红;;基于混合遗传算法的结构优化设计[J];低温建筑技术;2009年01期
5 廖峻杰;潘甫景;;结构优化算法进展及其在拱坝优化中的应用[J];广东水利水电;2009年02期
6 刘敬宇;朱朝艳;;遗传模拟退火算法在结构优化设计中的应用[J];基建管理优化;2010年04期
7 许强松;沈习宝;;智能算法在钢桁架结构优化设计中的应用[J];黑龙江科技信息;2011年23期
8 徐昌文;;结构优化设计的几何规划方法[J];江苏船舶;1980年02期
9 宫润洛;;桥梁工程综述连载 十、桥梁结构的优化设计[J];中南公路工程;1986年02期
10 周振德;;岩滩水电机组顶盖结构优化设计取得可喜成果[J];机械强度;1987年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 杨和振;陈金峰;马宁;王德禹;;知识工程应用于船舶结构的优化设计研究[A];2011年CAD/CAM学术交流会议论文集[C];2011年
2 陈国藩;;计算机辅助结构优化设计的新动向[A];中国土木工程学会计算机应用学会学术报告会论文集(4)[C];1989年
3 易平;程耿东;;基于功能测度的概率结构优化设计的序列近似规划方法[A];中国力学学会学术大会'2005论文摘要集(下)[C];2005年
4 邢朝洋;徐贤琳;何胜;;石英音叉陀螺结构优化设计[A];2003年惯性仪表与元件学术交流会论文集[C];2003年
5 黄见东;王遒堂;;钢框架结构优化设计[A];中国土木工程学会计算机应用学会学术报告会论文集(4)[C];1989年
6 姜成;亢战;顾元宪;;复合材料中心承力筒结构优化设计[A];计算力学研究与进展——中国力学学会青年工作委员会第三届学术年会论文集[C];1999年
7 王湛;何嘉年;梁永德;;基于可靠度的框架结构优化设计[A];钢结构工程研究⑧——中国钢协结构稳定与疲劳分会第12届(ASSF-2010)学术交流会暨教学研讨会论文集[C];2010年
8 张师定;;带权重的模糊规划及其在结构优化设计中的应用[A];中国系统工程学会模糊数学与模糊系统委员会第五届年会论文选集[C];1990年
9 魏英姿;郭鹏飞;;基于遗传算法的混合离散变量结构优化设计[A];第七届全国结构工程学术会议论文集(第Ⅰ卷)[C];1998年
10 黄志斌;刘锋;李丽娟;;改进的粒子群优化算法(HPSO)及其在结构优化设计中的应用[A];第十三届全国工程建设计算机应用学术会议论文集[C];2006年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 高文;工业结构设计的新手段[N];计算机世界;2008年
2 山泉平川;苏州金龙主打安全牌[N];中国交通报;2007年
3 王书亭;CAE促机电产品研发创新[N];计算机世界;2006年
4 记者 仇方迎通讯员 王怀民 蒋明;南水北调中线工程大流量渡槽技术难题攻克[N];科技日报;2007年
5 祁成江;多台立窑成功合用一台砖混结构袋式除尘器[N];中国建材报;2006年
6 张文;快速成井技术在油田显威[N];中国矿业报;2005年
7 赵飞;武汉大学专家设计出世界最大渡槽[N];中华建筑报;2007年
8 黄兴华;平安电气开发出新一代通风机[N];中国工业报;2005年
9 姚文;洛耐院一耐火材料科研项目取得新进展[N];中国冶金报;2006年
10 李荣 张伟;学无止境 勇攀高峰[N];中国航空报;2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 唐海红;基于遗传算法的连续梁桥优化设计方法与应用研究[D];哈尔滨工业大学;2009年
2 熊仲宇;基于计算机智的结构优化设计[D];南京航空航天大学;2001年
3 杨迪雄;隔震结构优化设计和工程数值方法中的混沌[D];大连理工大学;2004年
4 任莉;理想材料零件的结构优化设计[D];大连理工大学;2008年
5 刘翔;面向动力性能的抗冰导管架平台优化设计研究[D];大连理工大学;2008年
6 贺孝梅;超静定网梁结构大型振动筛动态设计研究[D];中国矿业大学;2009年
7 谭涛;离散变量优化设计的连续化方法研究[D];大连理工大学;2006年
8 张宏祥;软土地基中桶形基础的承载力研究和优化设计[D];吉林大学;2007年
9 姚涛;开槽圆锯片减振降噪机理研究[D];河北工业大学;2009年
10 王化更;液压缸直接驱动盾构刀盘系统结构优化及控制研究[D];同济大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 梅飞;真空吸附夹具的有限元分析和优化设计[D];东南大学;2005年
2 金有昌;RZU2400型液压机下横梁结构优化设计[D];合肥工业大学;2007年
3 李友云;滗水器结构优化设计及系统智能控制[D];苏州大学;2002年
4 曾文源;舰船结构有限元参数化建模与优化研究[D];哈尔滨工程大学;2005年
5 张清卫;基于ANSYS的钢框架结构优化设计研究与软件开发[D];天津大学;2004年
6 崔远晖;混凝土空心砌块的力学行为与形状优化[D];兰州理工大学;2006年
7 蒋灵搏;基于专家系统的桁架结构选型优化研究[D];山东理工大学;2006年
8 张琦;采用遗传算法对钢筋混凝土框架结构进行优化设计[D];山东大学;2006年
9 肖克飚;一种拼装式集雨水窖结构优化设计[D];西北农林科技大学;2006年
10 章顺勤;超声波电机定子的有限元分析及其结构优化设计[D];浙江工业大学;2008年
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