结构优化软件SOGA的工程实用化研究 ——桁架优化

论文摘要

本文在现有结构优化理论与方法研究成果基础上,从工程应用实际和SOGA软件长远发展出发,总结前人以ANSYS与导重法相结合开发结构优化软件SOGA的经验,在SOGA的整体设计上采用模块化设计思想,将整个软件分为数据获取、数据处理、敏度分析和优化计算四大模块,使软件容易扩充延展;提出了全新的数据接口设计方法,解决了从ANSYS获取刚度矩阵数目受限的难题;完成了SOGA软件桁架结构优化设计功能。在优化计算中采用了变量与函数归一化、同类性态函数包络化等处理方法,减少了优化设计中约束的数目,大大提高了计算效率。使SOGA软件从对ANSYS的完全依赖走向独立,形成一个通用的优化设计平台。通过此平台可以与不同有限元分析软件相接,对实际工程结构进行优化设计,大大提高了SOGA软件的工程实用价值。通过对大型天线结构的优化计算,证明本文的设计思路可行,具有优化效率高、效果好、实用性强的优点。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 符号说明
• 第一章 绪论
• 1.1 结构优化的概念、方法与发展
• 1.2 优化软件的研究现状
• 1.3 本文的工作
• 1.3.1 问题的提出
• 1.3.2 本文的工作
• 第二章 三轴水泥罐车优化设计
• 2.1 三轴水泥罐车优化设计项目介绍
• 2.2 三轴水泥罐车原始结构有限元分析
• 2.2.1 三轴水泥车载荷工况分析
• 2.2.2 三轴水泥车有限元模型建立
• 2.2.3 三轴水泥车原始结构各工况有限元分析结果
• 2.3 三轴水泥罐车罐体形状与布局优化
• 2.4 三轴水泥罐车构件尺寸优化
• 2.4.1 优化设计数学模型与优化设计方法
• 2.4.2 三轴车优化迭代计算
• 2.4.3 三轴车最优化设计力学分析
• 2.5 三轴水泥罐车优化设计项目总结
• 第三章 结构优化设计数学模型处理、导重法和敏度分析
• 3.1 结构优化设计数学模型
• 3.2 归一化和包络化处理
• 3.2.1 归一化处理
• 3.2.2 包络化处理
• 3.2.3 处理后的优化设计数学模型
• 3.3 导重准则法
• 3.3.1 单性态约束的导重法
• 3.3.2 导重的意义与迭代控制
• 3.3.3 多性态约束导重法
• 3.3.4 K-T乘子的求法
• 3.3.5 步长因子法
• 3.3.6 拟挨特金法
• 3.4 灵敏度分析
• 第四章 SOGA软件程序系统的现状与发展的必要
• 4.1 SOGA软件现状
• 4.1.1 对ANSYS的接口程序和数据文件研究
• 4.1.2 解析敏度的求解
• 4.1.3 准则方程求解方法的改进
• 4.2 SOGA软件发展必要性
• 4.3 SOGA软件设计中的问题
• 第五章 SOGA软件程序系统工程实用化
• 5.1 ANSYS二次开发语言APDL简介
• 5.2 SOGA软件程序系统设计
• 5.2.1 数据获取模块设计
• 5.2.2 优化计算模块设计
• 5.2.3 数据处理模块设计
• 5.2.4 敏度分析模块设计
• 5.3 SOGA软件与ANSYS集成
• 第六章 桁架结构优化及工程实例计算
• 6.1 桁架结构截面尺寸优化
• 6.1.1 桁架结构截面尺寸优化数学模型
• 6.1.2 桁架结构截面尺寸优化导重、容重计算和迭代公式
• 6.1.3 桁架结构灵敏度分析
• 6.2 8米天线射向位移精度约束最轻设计前处理
• 6.3 8米天线射向位移精度约束最轻设计数学模型
• 6.4 8米天线射向位移精度约束最轻设计结果
• 6.5 8米天线射向位移精度约束最轻设计结果分析
• 第七章 本文工作总结和后续工作说明
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文目录