基于仿真的结构优化方法

第1章 绪论 1 1.1 本书研究目的和意义 3 1.2 国内外研究概况 4 1.2.1 结构优化研究概况 4 1.2.2 基于仿真的优化研究概况 15 1.3 本书主要研究内容、主要创新点与组织结构 19 1.3.1 主要研究内容 19 1.3.2 主要创新点 21 1.3.3 组织结构 22 第2章 基于谱元法的结构动态分析方法 23 2.1 谱元法 24 2.1.1 瞬态和稳态响应分析 26 2.1.2 全部状态变量的全局组装和求解 29 2.2 任意载荷振动问题分析的Chebyshev谱元法 30 2.2.1 振动问题及其积分形式 30 2.2.2 时间单元划分 31 2.2.3 振动微分方程离散 31 2.2.4 边界条件施加 34 2.3 聚集单元谱元法在承受冲击载荷结构动态分析中的应用 34 2.3.1 线性结构动态响应方程及其转化形式 36 2.3.2 聚集单元划分 36 2.3.3 单元分析 38 2.3.4 集成总体谱元方程及求解 40 2.4 非线性振动分析的Chebyshev谱元法 40 2.4.1 非线性振动问题的Newton-Raphson方法 41 2.5 算例分析 42 2.5.1 任意载荷振动问题分析 42 2.5.2 聚集单元谱元法 52 2.5.3 非线性振动分析 60 2.6 本章小结 65 第3章 基于时间谱元法的动态响应优化方法 67 3.1 机械结构动态响应优化模型 69 3.2 动态响应优化方法 70 3.3 线性单自由度系统的*优化设计 70 3.4 线性两自由度减振器*优化设计 79 3.5 汽车悬架系统动态响应优化设计 91 3.5.1 路况一 96 3.5.2 路况二 101 3.6 本章小结 107 第4章 基于面向所有节点等效静态载荷的模态叠加法结构动态 响应优化方法 108 4.1 模态叠加法 110 4.2 等效静态载荷法 111 4.3 关键时间点集 113 4.4 方法流程 114 4.5 算例分析 115 4.5.1 124杆桁架结构尺寸优化 115 4.5.2 18杆桁架结构尺寸与形状混合优化 121 4.6 本章小结 127 第5章 基于局部特征子结构方法的连续结构优化方法 129 5.1 连续结构优化问题描述 132 5.2 子结构法 132 5.3 子结构法的实施 134 5.4 基于子结构法的优化迭代 136 5.5 算例分析 138 5.5.1 空腹梁设计 138 5.5.2 柴油机活塞设计 143 5.6 本章小结 152 第6章 基于子结构平均单元能量的结构动态特性优化方法 154 6.1 结构动态特性优化问题描述 156 6.2 结构平均单元能量 157 6.2.1 影响结构动态特性的因素 157 6.2.2 平均单元能量分析 158 6.3 子结构划分 160 6.4 基于子结构平均单元能量的结构动态特性优化 方法的实施 164 6.5 124杆桁架结构优化设计 165 6.5.1 采用本章所提方法进行优化 165 6.5.2 基于几何特征和经验确定设计变量及其取值范围 172 6.5.3 采用式（6.3）的优化模型寻优比较两种方法 174 6.6 本章小结 177 第7章 基于节点里兹势能主自由度的结构动态缩减方法 178 7.1 节点里兹势能计算及主自由度选择 180 7.2 构造缩减系统 181 7.3 基于节点里兹势能主自由度的结构动态缩减方法的实施 183 7.4 算例分析 184 7.4.1 圆柱曲板 184 7.4.2 曲轴 188 7.5 本章小结 191 参考文献 193