非线性规划按K-S函数凝聚为单个约束的解法

为了减少求解非线性规划约束数目太多的巨大计算量,采用K-S函数将非线性规划问题化为只有1个约束条件,按等式约束拉格朗日乘子法得到鞍点条件,利用泰勒公式展开得到近似方程求解非线性规划,迭代求解算例表明该解法具有应用价值.     

基于双迭代以截面尺寸拟合薄壁梁几何性质的解法

利用薄壁特点将截面尺寸拟合薄壁梁几何性质的方程组简化，构造且证明了收敛的迭代初始解，时而用准确的非线性方程组构造进一步迭代公式，得到了收敛快而稳的解法。     

屈曲与应力约束下连续体结构的拓扑优化

基于ICM(独立、连续、映射)方法建立了以结构重量最小为目标,以屈曲临界力、应力同时为约束的连续体拓扑优化模型:采用独立的连续拓扑变量,借助泰勒展式、过滤函数将目标函数作二阶近似展开;借助瑞利商、泰勒展式、过滤函数将屈曲约束化为近似显函数;将应力这种局部性约束采用全局化策略进行处理,即借助第四强度理论、过滤函数将应力局部性约束转化为应变能约束,大大减少了灵敏度分析的计算量;将优化模型转化为对偶规划,减少了设计变量的数目,并利用序列二次规划求解,缩小了模型的求解规模。数值算例表明:该方法可以有效地解决屈曲与应力约束共同作用的连续体拓扑优化问题,能够得到合理的拓扑结构,并有较高的计算效率。     

边坡及挡土墙变形局部化分析

本文将局部和非局部软化损伤线性结合在一起表示非局部软化损伤内变量，给出变形体边界上积分点非局部内变量的复合映射方式。用非局部连续莫尔-库仑模型和次塑性模型(Hypoplasticity)，分别对边坡和挡土墙的变形局部化破坏过程进行了模拟分析。二维、三维有限元计算结果表明，本文采用的软化损伤内变量非局部方式和非局部边界的处理是行之有效的，反映材料微观性态的特征尺度以统计平均的方式表达，在材料本构关系中加以体现，所得计算结果对有限元网格的划分具有不敏感性，因而用非局部连续模型模拟土工建筑物的变形破坏过程具有可行性。     

避碰组合多项式凸轮型线及其优化设计

构造了一种避碰组合多项式凸轮型线 ,可适应内燃机高压缩比、小余隙容积和配气凸轮较大时面值的要求。给出了型线的设计方法。在三自由度模型动力分析的基础上 ,建立了以凸轮型线时面值为目标函数、以机构动力性能及强度等为约束条件的动态优化设计模型。数值算例表明 ,该型线在保证机构充气性能和动力性能的同时 ,避碰效果非常明显 ,有利于在结构许可的范围内减小余隙容积 ,提高内燃机综合性能     

曲线搜索在桁架结构设计中的应用

近年来国内外对土建结构设计的优化进行了大量的工作,优化的对象涉及结构工程的各个方面,本文首次将曲线寻优理论中的数值解法应用于桥架结构优化,针对相应的优化模型,基于对偶规划,推导了曲线寻优算法在桁架结构优化中所依赖的公式,算例表明该法收敛速度快而稳。     

逆向式高温蓄热空气燃烧过程的数值研究

逆向式高温蓄热空气燃烧是一项节能、环保的新技术。数值研究了氧气浓度和燃气流量的变化对逆向式高温空气燃烧火焰特性的影响。适当地降低燃料进口流量和预热空气中的氧气浓度 ,可以使温度场分布更加均匀 ,减少炽热火焰的产生 ,并大幅度地减少NOx 的排放。     

多单元组合结构截面强度优化

为了得到满足强度约束的杆、梁、膜、板壳等多种单元组合结构的最优设计,根据满应力准则,采用量纲一的设计变量,建立了满足应力约束和尺寸约束的近似显式优化模型．以MSC／Patran软件系统为平台,调用MSC／Nastran的分析计算功能,利用PCL语言编制了通用的优化程序．数值算例中,通过本程序与Nastran程序的优化结果对比以及优化前后结构质量、应力的变化说明了模型的正确性和程序的可行性与有效性．     

二维连续体薄板结构的拓扑优化分析

为了研究应力和位移共同作用下多工况连续体结构拓扑优化问题,基于ICM(独立、连续、映射)方法,建立了以结构质量为目标,同时包含2类约束问题的量纲一化的拓扑优化模型.采用应力全局化策略,将局部的应力约束转化为全局的应变能约束问题,减少了约束数目,避免了复杂的敏度分析;利用单位虚载荷法,将位移约束表示为设计变量的显式关系.另外,利用对偶理论,将建立的优化模型转化为对偶模型,用序列二次规划法进行了求解,减少了设计变量的数目,提高了求解效率.二维薄板结构的数值算例表明,该方法具有可行性与有效性.     

基于满应力准则的膜结构截面优化

为了得到满足应力约束的膜结构的最优设计,根据满应力准则和静定化假设对应力约束下的膜结构的截面进行了优化设计.以膜单元的设计厚度与初始厚度的比值为设计变量,通过设计变量的量纲一化实现了设计变量的连接.用MSC.PCL(Patran command language)语言对MSC.Nastran&Patran软件进行二次开发,完成了膜结构优化程序.算例证明了程序算法的可靠性和高效性.