机械设计优化设计方法自学指导书.doc

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1、《机械设计优化设计方法》自学指导书一、课程编码及适用专业课程编码：适用专业：机械设计制造及其自动化（函授本科）二、课程性质机械优化设计是机械设计理论和技术发展中的一门新兴学科，它对于进一步提高机械设计水平、改进机械产品质量，发展计算机辅助设计将起到重要的作用。三、本课程的地位和作用本课程是机械专业必修课，通过实用机械优化设计的教学要使专业研究生了解优化设计的基本思想，优化设计在机械中的作用及其发展概况。初步掌握建立数学模型的方法，熟练掌握优化方法。对于提高产品性能、改进产品质量、提高设计效率，都是具有重要作用的。四、学习目的和要求本门课程的教学

2、目的和任务是：通过实用机械优化设计的教学使研究生掌握问题转化成最优化问题的方法。并且利用最优化的方法编制计算机程序，用计算机自动寻找最佳的设计方案。机械优化设计是一种现代设计方法。在有条件的情况下，应在课余时间指导学生上机操作，提高学生独立工作的能力，掌握实例用于解决工程实际问题。（一）要抓主要矛盾，有条件地略去一些次要因素，找出问题的本质。（二）要抓住重点，即应牢固掌握基本概念、基本定理和主要公式。（三）要有良好的学习方法，可运用对比或比较的学习方法，找出无约束和约束优化计算方法的差别，在解体过程中能有针对性。五、本课程的学习方法为了学好本课

3、程，首先要具有正确的学习目的和态度。在学习中要刻苦钻研、踏踏实实、虚心求教、持之以恒。在学习时要抓住基本原理，常用方法，基本步骤这一主线；要理解问题是如何提出和引申的，又是怎样解决和应用的；要注意各部分内容之间的联系，前后是如何呼应的。通过习题可以巩固和加深对所学理论的理解，并培养分析能力和运算能力，所以应按要求完成布置的作业题。除学习规定教材外，应参阅相关的参考书。9六、自学内容与指导第一章绪论（一）本章重点1.设计过程及其特点2.设计问题的一般分类及工作方法（二）本章考点1.设计过程及其特点2.设计中常用的决策方法3.参数优化设计过程（三）

4、自学指导1.设计过程是根据一定的目的和要求进行构思、策划和计划、试验、计算和绘图等一系列活动的总体。它有三个特点：（1）是一个创造性思维过程（2）是一个反复的过程（3）是一个单输入多输出的过程。2.概念设计和参数设计是设计过程的核心。3.优化设计问题可分为函数优化和设计优化。4.机械优化设计可分为参数优化和结构优化设计。详细见表1-2（四）习题1.和是设计过程的核心。2.从解决问题的特点来看，机械优化设计可分为和两大类。3.解释：.设计过程4.设计的特点？第二章优化设计的基本术语和数学模型（一）本章重点1、设计约束2、数学模型的标准格式3、数学

5、模型的精确形式4、变差分析原理5、稳健优化设计模型（二）本章考点91、设计变量，涉及约束，目标函数2、数学模型的标准格式3、数学模型的精确形式4、变差分析原理5、稳健优化设计模型（三）自学指导1.设计变量和设计常数合称为设计参数，有一部分参数根据实际情况预先确定它的数值，他们在优化计算过程中始终不变，这样的参数称为给定参数，另一部分参数则是需要优选的参数，他们的数值在优化计算过程中是变化的。2.设计中所追求的目标，而且它是设计变量的函数，称为目标函数。可分为单目标优化设计问题和多目标优化设计问题。3.优化设计不仅要使所选择方案的设计指标达到最佳

6、值，同时还必须满足一些附加的设计条件，这些附加的设计条件都是对设计变量取值的相互关系及其大小加以限制，在优化设计中叫做约束条件或设计约束。根据约束性质不同可以将约束条件分为边界类和性能类。4.优化设计数学模型的标准格式教材２０页公式２－２０5.数学模型的分类，数学模型的一般形式2-226.优化设计模型的几何解释例２－５；２－６7.变差分析原理，稳健优化设计模型，例２－７本章的学习过程中要注意掌握一条主线：基本术语，数学模型，求最优解（四）习题1.设计参数可分为和。2.最优化3.单调性定理4.设计中常用的决策方法？第三章优化设计的某些基本概念和理

7、论（一）本章重点1.函数的等值面，最速下降方向2.函数局部近似的表达式和平方函数3.函数的凸性和单调性原理94.约束函数的性质，无约束及约束问题的最优解5.迭代计算的终止准则（二）本章难点1.最优点2.约束函数的性质3.无约束及约束问题的最优解4.迭代计算的终止准则（三）本章考点1.函数等值线和约束边界曲线的画法，2.无约束极值点的求法，约束最优点的判定，3.凸函数的判定，Ｔaylor二次近似式。（四）自学指导1．理解可计算函数的等值面或线，它的分布规律反映目标函数的变化规律。2．函数的梯度，最速下降方向和最陡上升方向．3．Ｈessian矩阵以

8、及Ｔaylor二次近似数，线性展开式4．判别凸函数要从其定义和充要条件来判定5.单调性定理及其推论6.几种约束的定义７．最优解的求法例３－４一般位于边