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讲述结构设计中的优化设计

发布时间:2021-12-01 06:00:06     阅读次数:11065次     评论数:0次
    现在做什么吃什么往什么都需要优化,那么什么是优化。那什么优化设计大家可都有所感受有所了解呢?我们俗称的优化设计就是从多种方案中选出来的,那么用什么方式用什么标准老选择了,那就要看这个内容是什么设计的用处是什么了。小编今天也想跟大家说说优化设计吧,看看我们应该如何才能做到优化该如何做到优化。

讲述结构设计中的优化设计
    小编也说过不同的优化内容他的概念也是不同的优化的方式也是不同的我们先来说说要制是我们需要做的是结构优化设计,那么我们需要怎么做呢?这就是小编想说的内容了。

    1.结构优化设计的数学模型:结构优化设计可定义为:对于已知的给定参数,求出满足全部约束条件并使目标函数取最小值的设计变量的解。

    2.设计变量

    设计变量指在设计过程中所要选择的描述结构特性的量,它的数值是可变的。设计变量可以是各个构件的截面尺寸、面积、惯性矩等设计截面的几何参数,也可以是柱的高度、梁的间距、拱的矢高和节点坐标等结构总体的几何参数。设计变量通常有连续设计变量和离散设计变量两种类型。

    (1)连续设计变量。这类变量在优化过程中是连续变化的,如拱的矢高和节点坐标等。
    (2)离散设计变量。这类变量在优化中是跳跃式变化的,如可供选用的型钢的截面面积和钢筋的直径都是不连续的。

    3.目标函数

    目标函数是用来衡量设计好坏的指标。采用何种指标来反映设计好坏与结构本身的技术经济特性有关。通常采用的目标函数有:结构重量、结构体积、结构造价三种。

    4.约束条件:结构优化的约束条件一般有几何约束条件和性态约束条件两种。

    (1)几何约束条件。即在几何尺寸方面对设计变量加以限制。如工字型截面的腹板和翼缘的最小厚度限制。
    (2)性态约束条件。即对结构的工作性态所施加的一些限制。如构件的强度、稳定约束以及结构整体的刚度和自振频率等方面的限制。

    结构优化设计有两个主要方法:数学规划法和优化准则法今天我们就来说说数学规划法:

    数学规划法的命题是:求n个变量xi(i=l,2,…,n),满足m个约束条件Gj(xi)≤0 (j=l,2,…,m),且使目标函数W(xi)为最小(或最大)。如果约束条件和目标函数都是xi的线性函数,这便是线性规划问题,已有成熟的解法;如果在这些函数中有一个是非线性函数,便成为非线性规划问题。随着非线性函数的性质和形式的不同,非线性规划问题有很多类型,特殊的解法很多,在应用上各有局限性,没有普遍适用的最好解法。

    用数学规划法来作结构优化设计,变量xi便代表可以变化的各种结构参数,如元件截面积或厚度、节点位置、材料性质等;约束条件Gj(xi)≤0代表设计必须满足的各种限制,例如结构各部位的静应力,动应力或变位不得超过规定的容许值,元件的截面或厚度尺寸不得超出给定的范围,结构的频率不应落在某个禁区,结构的失稳临界力或飞行器的颤振速度不得小于某一下限,等等;而目标函数则代表结构优化所追求的指标,例如,结构重量最小和成本最低等可以定量的指标;也可将重量、造价作为约束条件,而把某种结构性能,例如刚度作为目标函数。

    由于时间的关系小编今天就只能给大家介绍我们的结构优化设计中的数学规划法,要是有机会的话,小编还希望能给大家介绍更多的信息,希望能帮助到大家。在我们的一品威客网站上还有很多的有还设计、优化设计的内容,要是大家有兴趣的话都可以去了解一下。

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