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基于设计结构矩阵的工程人员辅助优化系统

关晓  
【摘要】:随着数值计算方法在工程设计领域的广泛应用,基于数值计算的优化设计理论近年来得到了迅速发展。为使工程师们方便地在工程设计中应用各种优化设计方法,辅助优化建模工具的开发变得愈加重要。但是,已有的优化建模工具还是以面向优化设计方法的多样性来设计的,处理复杂工程问题时,仍对工程师们的工作经验有较高的要求,即缺乏一种可以简化工程问题并自动建立优化模型的辅助优化建模工具。本文从设计结构矩阵思想出发,给出了一种通用性较强的辅助优化建模方法,并开发了相应的建模工具,最后在多学科优化软件Isight上实现了对燃气轮机结构支架的优化设计。 具体研究内容分为如下三个方面: (1)将设计结构矩阵思想引入到优化模型的建立过程中,提出了一种通用性较强的辅助优化建模方法。利用设计结构矩阵的结构形式和矩阵算法的优点,可以方便有效地从复杂的工程问题中提取优化模型并给出合理的优化流程。 (2)基于VBA语言开发了工程师辅助优化建模工具,指导工程师快速准确的提取优化模型,并通过与优化软件Isight的接口程序自动将参与优化设计的模块映射成合理的优化流程图。 (3)将此辅助优化建模系统应用到包含多个设计模块的燃气轮机支架结构的建模问题中。一方面,利用序列二次规划方法,以结构质量为目标进行单目标优化;另一方面,以NSGA-Ⅱ方法对支架结构进行质量和焊缝面积的多目标优化,都得到了理想的优化结果。


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