基于实验设计法的工程结构优化设计

【简介】感谢网友“不会游泳的鱼”参与投稿，以下是小编为大家准备的基于实验设计法的工程结构优化设计（共9篇），希望对大家有所帮助。

篇1：基于实验设计法的工程结构优化设计

基于实验设计法的工程结构优化设计

基于实验设计法,提出了一种新的工程结构优化设计方法.这种方法将设计变量的.水平值配列于正交表中,按正交表的参数组合条件进行结构解析,通过对设计变量对于目标函数值的方差分析和F检验,改变设计变量的水平值,进而通过迭代计算使设计变量趋于最优解.本文以桁架结构为计算例,验证了本方法的全局收敛性和优化精度.由于无需构建目标函数和约束函数以及微分计算,此方法具有简单而又适应广泛的优点.

作 者：杨冬梅 小木曾望 室津义定  作者单位：杨冬梅(南京理工大学 机械学院,南京 210094)

小木曾望,室津义定(大阪府立大学工学部,大阪,日本)

刊 名：计算力学学报  ISTIC EI PKU英文刊名：CHINESE JOURNAL OF COMPUTATIONAL MECHANICS 年，卷(期)： 18(2) 分类号：V214.19 O224 关键词：结构优化   实验设计法   正交实验   方差分析   全局收敛  

篇2：洒水车管路结构优化设计

洒水车管路结构优化设计

以洒水车管路为研究对象,通过增大前喷、后洒水主管内直径,降低主管路压力损失;优化气缸球阀布置结构,并对洒水泵进/出水口管路改为柔性连接而取代原有的.刚性连接,减少了90°弯管的数量,从而降低了管路压力损失,提高了洒水管路的安全性能.

作 者：王月岭 洪岩 刘英  作者单位：中通汽车工业集团有限责任公司,山东聊城,25 刊 名：专用汽车 英文刊名：SPECIAL PURPOSE VEHICLE 年，卷(期)： “”(7) 分类号：U469.6+91.02 关键词：洒水车   管路结构   优化设计  

篇3：航天器隔舱结构优化设计

航天器隔舱结构优化设计

采用有限元方法、结构灵敏度分析技术及序列线性/二次规划方法进行隔舱减重优化设计.文章叙述了优化模型的确定、裁荷工况及边界条件的选取,对优化设计中用到的.敏度分析方法和优化算法进行了简介;对设计方案选取,优化结果的比较进行重点论述.通过分析验证及试验验证表明,隔舱结构减重优化设计效果显著,优化设计在航天器结构设计中具有重要意义.

作 者：刘刚 康健 LIU Gang KANG Jian  作者单位：北京空间飞行器总体设计部,北京,100094 刊 名：航天器工程  ISTIC英文刊名：SPACECRAFT ENGINEERING 年，卷(期)： 17(5) 分类号：V423 关键词：航天器   结构灵敏度   优化设计  

篇4：浅析天窗结构优化设计论文

浅析天窗结构优化设计论文

1结构优化计算

1、1箱梁支座的强度优化设计

箱梁节点是整个承重钢梁最为关键的部位，在施工中采用不同形式的加劲肋对该部位进行了加固处理。严格按照要求的尺寸，对GWJ－4号承重结构进行不同荷载状态下的分析。利用有限元软件ABAQUS对GWJ－4号钢架各部分的实际三维模型进行数值计算。该有限元软件研究实际模型在承重荷载及风荷载作用下的承载能力，着重对承重结构需要优化的地方进行分析，从而提出可行的优化设计方案。天窗闭合状态时不同受力荷载条件下对天窗闭合状态下的GWJ－4屋架的受力分析如下。

1、1、1GWJ－4屋架在承重下的受力天窗全关闭状态下的GWJ－4屋架关键部位的受力分析。看出：在GWJ－4屋架的跨中位置附近，其应力分布比较均匀，没有大的应力集中区，且最大Mises应力均小于100MPa，在此应力下支撑板是不会发生局部屈服的。最大Mises应力小于Q235B钢的单轴抗压强度，故在此工况下，箱形梁跨中部位的荷载承载能力满足要求。箱梁支座数值分析结果知，最大Mises应力约为230MPa，主要是因为梯形加劲肋存在明显的应力集中区，导致该位置出现了较大的应力。一般来说，由塑性材料制成的构件，应力集中对其在静荷载作用下的强度几乎无影响，但是该结构为滑动式玻璃天窗的承重结构，需要各种交变荷载的作用，因此有必要对此支座进行优化设计，减小其应力集中系数。天窗全关闭状态下的GWJ－4屋架关键部位的位移大小分布，由于在承重荷载的作用下，箱型梁在水平方向位移值小于1mm，因此仅列出了GWJ－4屋架箱梁在天窗全关闭状态下的竖向位移分布图。从结果可以看出：在此工况下，箱形梁产生的最大竖向位移约为5mm，位置在箱型梁的跨中部位，根据钢结构的设计规范，其位移大小满足要求。

1、1、2GWJ－4屋架在承重及风荷载下的受力在承重及风荷载的共同作用下，箱形梁跨中部分的应力仍然很小，因此不再重复分析。在此工况下箱形梁支座的应力状况。在两种荷载的共同作用下，支座个别单元的应力已经超过Q235钢材的屈服强度（并不意味着破坏），梯形加劲肋与竖向加劲肋的接触部位存在很大的应力集中，这对结构的长期稳定性是不利的，因此有必要采取措施来减轻应力集中带来的`危险。GWJ－4屋架在承重荷载及风荷载下的竖向位移及水平位移。通过对比可知，风荷载对竖向位移影响很小，竖向位移的最大值约为4、7mm，最大位移在跨中部位，满足工程设计的规范的要求，这说明该屋架的竖向刚度已经满足要求。风荷载主要影响箱形梁的水平位移，在此作用下，箱形梁产生了较大的水平位移，其最大值仍产生在箱型梁的跨中位置处，为4、3mm。根据钢结构设计规范，此水平位移的大小是满足工程设计要求的，因此无需另外增加水平方向刚度。

1、1、3箱梁支座的优化设计由上面两种荷载条件下应力和位移的数值模拟结果分析可知，在天窗玻璃全关闭状态下，强度和刚度都满足要求，但其不足之处在于箱型梁支座存在较大的应力集中，这导致支座支撑板出现了个别单元的屈服。根据疲劳理论，在交变荷载的作用下，应力集中会降低结构的强度和耐久性。因此，提出了以下可行的减小支座应力集中的实施方案。针对梯形加劲肋应力集中程度高的现象，建议在支座两侧再添加两个相同尺寸的梯形加劲肋。对优化后的支座，运用有限元对其在承重荷载及风荷载作用下进行应力分析，如图8所示。可以得出，经过优化后支座的最大应力是187MPa，其应力集中程度相比未优化之前的支座已经减小很多。这说明此优化起到了良好的效果。

1、2连接板的优化设计

滑动天窗从完全关闭至完全打开过程中时，数值模拟分析，在连接板与箱梁的接触处存在较大的应力集中，这导致了部分单元的应力超过了Q235钢的屈服强度，但是需要说明的是并不是超过屈服强度该连接板就要破坏，只是很小的一部分可能会发生屈服，这对韧性结构整体的安全性影响较小。由于支架要处于不同活荷载的作用下，为了长久的安全性和稳定性，连接板所受的最大应力有必要处于钢材的最大屈服强度之下，因此有必要对该处连接板进行优化设计。针对以上分析知，连接板存在的最大问题是该处存在应力集中，导致了该处产生了较大的集中应力，从而影响结构的长期安全性和稳定性。为了消除应力集中，可以采取以下两种措施：第一种是通过构造措施减小应力集中，例如连接钢板需要倒角处理等；第二种措施是对此处连接板进行重新的设计，例如增加连接板的数量来减小每块连接板所受的应力、连接板采用强度更高的钢材等等。此处我们对第二种优化措施进行了数值模拟，验证了其可行性。

2结论

经过上述对箱梁支座和连接板的数值模拟，对钢梁的主要支座、联系杆件进行了分析，并对其进行了优化。将优化前后的应力应变分布情况对比分析，发现优化后的节点和支座可以有效避免一些较为显著的应力集中区域，从而使得屋盖结构的支座和连接更加合理和安全，为后续工程的设计和施工提供了较有参考价值的建议。

篇5：基于响应面法的机翼气动-结构多学科优化设计

基于响应面法的机翼气动-结构多学科优化设计

应用响应面法进行了弹性机翼的气动-结构多学科优化设计方法研究.以M6机翼为初始机翼,进行了多目标、多约束的气动-结构优化设计,优化后的'机翼具有较好的气动-结构综合性能,升阻比增加了9.25%,而重量减轻了4.84%;模型精度满足设计要求.优化结果表明所发展的优化设计方法是成功有效的,具有重要的应用价值.

作 者：刘金辉 乔志德 杨旭东 郝国芬 LIU Jin-hui QIAO Zhi-de YANG Xu-dong HAO Guo-fen  作者单位：刘金辉,LIU Jin-hui(西北工业大学,翼型叶栅空气动力学国防科技重点实验室,陕西,西安,710072;95939部队,河北,沧州,061036)

乔志德,杨旭东,QIAO Zhi-de,YANG Xu-dong(西北工业大学,翼型叶栅空气动力学国防科技重点实验室,陕西,西安,710072)

郝国芬,HAO Guo-fen(河北工程技术高等专科学校,计算中心,河北,沧州,061036)

刊 名：空军工程大学学报（自然科学版）  ISTIC PKU英文刊名：JOURNAL OF AIR FORCE ENGINEERING UNIVERSITY (NATURAL SCIENCE EDITION) 年，卷(期)： 7(1) 分类号：V224 关键词：响应面法   欧拉方程   有限元方法   静气动弹性  

篇6：重力式挡土墙结构优化设计的复合形法

重力式挡土墙结构优化设计的复合形法

将单位长度墙体造价最低作为最优目标函数,采用复合形法作为优化算法的数学手段对重力式挡土墙结构进行优化设计.重力式挡土墙优化设计与工程实例进行对比,讨论了基底摩擦系数对重力式挡土墙的系列优化设计影响.结果表明,进行优化设计的重力式挡土墙使工程造价更为经济合理;当地基承载力较小时,仅在挡土墙基础下进行地基处理以增加摩擦系数是不够的`;而当地基承载力较大时,进行以增加摩擦系数为目的的地基处理还是比较有效的.

作 者：陈哲 闫启方 CHEN Zhe YAN Qi-fang  作者单位：信阳师范学院,建筑工程系,河南,信阳,464000 刊 名：信阳师范学院学报（自然科学版）  ISTIC PKU英文刊名：JOURNAL OF XINYANG NORMAL UNIVERSITY(NATURAL SCIENCE EDITION) 年，卷(期)： 20(3) 分类号：O317 TB115 关键词：挡土墙   优化设计   复合形法   目标函数  

篇7：大跨度桥梁结构优化设计综述

大跨度桥梁结构优化设计综述

从局部和整体两方面阐述了大跨度桥梁结构优化设计的研究现状,就基于可靠度的大跨度桥梁结构优化设计和桥梁结构拓扑优化作了论述,最后对未来的.优化设计研究方向进行了展望,从而促进大跨度桥梁结构的进一步发展.

作 者：詹森 杨彦军 ZHAN Sen YANG Yan-jun  作者单位：詹森,ZHAN Sen(中国中铁一局,陕西,西安,710054)

杨彦军,YANG Yan-jun(广东十六冶建设有限公司,广东,广州,510515)

刊 名：山西建筑 英文刊名：SHANXI ARCHITECTURE 年，卷(期)： 35(7) 分类号：U441 关键词：大跨度桥梁结构   优化设计   可靠度   拓扑优化  

篇8：结构非概率可靠性优化设计

结构非概率可靠性优化设计

在结构质量限制条件下,提出了一个结构非概率可靠性优化设计的数学模型.数学模型由两个优化过程组成.第一个优化过程是在结构质量约束下极大化结构非概率可靠性.第二个优化过程是在载荷不确定性条件下,考虑结构应力、位移约束和极小化结构质量.其中第二个优化过程嵌套在第一个优化过程之中.作为一个数字算例,用所提出的`优化模型进行了一个桁架结构的非概率可靠性优化设计.当关于所有不确定性载荷的信息严重缺乏时,设计者宜采用最小值最大化法则进行结构非概率可靠性优化设计.设计者如果仅对某个不确定性载荷的特性知之甚少而对其他不确定性载荷的波动变化有较好的了解,则可事先确定其他不确定性参数的值而最大化该不确定性参数.

作 者：程远胜 曾广武  作者单位：华中科技大学交通科学与工程学院,430074 刊 名：华中科技大学学报(自然科学版)  ISTIC EI PKU英文刊名：JOURNAL OF HUAZHONG UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY(NATURE SCIENCE) 年，卷(期)： 30(3) 分类号：O213.2 TB114.1 关键词：结构   非概率可靠性   优化设计  

篇9：340省道面层结构优化设计

340省道面层结构优化设计

针对340省道金坛段超载严重,交通量的分段和分幅差异较大的现状,对原设计方案进行了优化,考虑了超载因素对路面设计参数的.影响,对路面结构分段、分幅采用不同的设计方案,具有一定的针对性,满足道路使用要求.

作 者：叶恒鑫 刘建荣 吴晓伟 Ye Hengxin Liu Jianrong Wu Xiaowei  作者单位：叶恒鑫,Ye Hengxin(江苏省交通厅公路局,江苏,南京,210004)

刘建荣,Liu Jianrong(常州市公路管理处,江苏,常州,213001)

吴晓伟,Wu Xiaowei(江苏省交通科学研究院,江苏,南京,210017)

刊 名：现代交通技术 英文刊名：MODERN TRANSPORTATION TECHNOLOGY 年，卷(期)：2009 6(2) 分类号：U416.217 关键词：路面结构   优化设计   超载   分段   分幅