基于梁单元重要性的杆件结构优化方法与应用-研究

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1、目录§4.3本章小结..........................................................................................................62第五章总结与展望........................................................................................................63§5.1全文总结............

2、..............................................................................................63§5.2研究展望..........................................................................................................64参考文献....................................

3、.....................................................................................65致谢.................................................................................................................................68作者在攻读硕士期间参加的科研项目及主要研究成果.........

4、.......................................69IV万方数据第一章绪论第一章绪论§1.1研究背景及意义§1.1.1研究背景随着科学技术的飞速发展，人类社会的工业化程度不断提高，人们对生产生活中各种各样的产品提出了更高的需求。这就要求企业能够高效地研发出适应用户需求的产品，并且尽可能缩短设计周期，降低研发成本。传统产品开发模式的主要缺点之一在于无法在产品的设计研发阶段就预见其设计制造的全过程中可能出现的各种问题及其产生因素，导致产品在设计完成后，甚至是生产出来后才发现

5、各种问题，从而不得不对最初的方案进行修改，导致研发周期延长，生产成本提高，削弱[1]了产品的市场竞争力。随着20世纪90年代以来计算机技术的飞速发展，与计算机辅助设计、计算机辅助分析技术相结合的结构优化设计技术逐渐成为机械设计与制造行业中的一个重要研究领域。近年来，结构优化设计技术在理论、方法、以及应用等层面都取得了长足的进步，并广泛应用于企业的设计研发过程中，为人们追求的产品设计与工[2]程结构的优化提供了有力的帮助，成为现代设计方法的核心内容之一。结构优化设计技术的发展是数值方法、数学规划、计算

6、机科学以及各个工程学科交叉的结果，这使得结构优化具有更大的难度和复杂性。它不仅要以有限元方法等数值方法作为分析手段,还要进一步分析结构力学的性态以及在不同工况下的响应。现代结构优化设计方法要为各种工程中的实际问题提供解决方案，在某些情况下，还要对数值求解方法进行必要的改进，甚至发展专门的结构优化算法。所以，结构优化设计技[3]术是一门综合性、应用性都很强的技术。目前，结构优化设计领域的研究十分丰富，研究层次更加深入，范围更加广泛。从较简单的尺寸优化到结构形状优化，再到更为复杂的结构拓扑优化设计，都是

7、这[4]一领域的研究热点。研究对象也从简单的结构扩展到大型复杂结构，针对机械结构、结构多体动力学、空气动力学、气动弹性力学、声学等多物理场集成的系统优[5]化设计也逐渐发展起来。结构优化设计领域的学术交流活动也很活跃，除了有两个专门的杂志EngineeringOptimization和StructuralOptimization，以结构优化设计为主题的文章在各类相关的期刊上也占有很大的比例，相关的学术会议十分频繁。另一方面，结构优化设计技术在工程中的应用也在蓬勃发展，其应用领域涵盖了航空航天、船舶、

8、汽车、机械、土木等行业，针对的问题性质包含性能优化设计、结构轻量化设计、以及可靠性优化设计等诸多方面。同时，与结构优化设计相关的计算机软件在产品的开发中被广泛应用，如美国Altair公司的Altair创新平台和德1万方数据基于梁单元重要性的杆件结构优化设计方法及应用研究国FEDesign公司的TOSCA，都是非常受欢迎的结构优化设计软件，许多CAE软件也带有不同的结构优化设计功能，如国内常用的Nastran、Abaqus、ANSYS等等。总的来说，随着数值方法在工程中