波导介质层PBG结构滤波器的优化设计

在辛体系下利用精细积分对矩形波导纵向排列介质层PBG结构进行了分析,并对滤波器进行了优化设计.采用棱单元对波导的横截面进行离散,然后导向哈密顿体系,运用基于黎卡提微分方程的精细积分求出一段介质层和一段空气层的出口刚度阵,再利用区段合并以对问题求解.在此基础上采用序列线性规划法对模型进行求解,得到了滤波性能最优的设计参数.算例表明本文方法具有精确、高效的优点.     

响应面法在圆柱壳体结构优化设计中的应用

以爆炸过程使金属圆柱壳体结构内层分离时所需炸药量最小为目标,其某些尺寸为设计变量,外层结构上最大值为约束,对圆柱壳体结构进行优化.利用有限元显式程序模拟圆柱壳体的高度非线性爆炸行为.采用中心对称试验方法选取样本点,运用响应面法建立优化模型.利用Matlab中QUADPROG优化模块得到该响应面的最优解.上述优化过程不断重复,直到圆柱壳体结构最优的一组几何尺寸得到为止.研究结果表明响应面法应用于在侧向爆炸冲击作用分离的圆柱壳体结构优化问题上是可行的,具有提高计算效率、缩短设计周期等优点.     

锅炉的应力及位移有限元数值分析

利用美国ＭＳＣ提供的ＣＡＥ软件对锅炉的应力分布及位移变形进行了分析．利用其便捷的前后处理软件ＭＳＣ／ＰＡＴＲＡＮ建立了几何模型和有限元分析模型,并利用ＭＳＣ／ＮＡＳＴＲＡＮ对模型进行了计算和分析．同时,利用材料力学的经典强度理论进行了计算和强度校核．结果表明两种方法得到的计算结果基本吻合．     

汽车薄壁冲压件焊点的拓扑优化

汽车薄壁冲压件的焊点数量是汽车制造成本的决定性因素,为了降低成本,焊点的拓扑优化逐渐成为人们关注的热点。基于ICM（Independent Continuous Mapping,即独立、连续、映射）方法,将焊点有无的离散拓扑优化问题转化为[0,1]区间上的连续优化问题;建立了以结构刚度最大为目标、结构强度为约束的连续拓扑优化模型;采用K-S函数将多目标和多约束问题转化为单目标和单约束问题;运用响应面（RSM）方法将位移和应力转化为设计变量的显式函数,采用序列二次规划（SQP）方法求解优化模型。为了提高求解效率,对优化问题的可并行性进行了分析,搭建并行环境,用C++和Fortran语言开发了焊点优化问题的并行程序。工程实例表明,优化算法和程序是可靠、有效的。     

位移、应力、尺寸约束下二维连续体的形状优化

以二级控制理论为切入点,通过构造设计变量与关键点坐标之间的关系和关键点坐标与节点坐标之间的关系,得到了设计变量和节点坐标之间的关系。根据这一关系建立了目标函数跟设计变量之间的关系,采用有限差分法得到应力和位移的约束函数,建立了满足应力、位移和尺寸约束的形状优化模型,并采用序列二次规划方法求解二维连续体的形状优化问题。以MSC/Nastran软件为结构分析求解器,借助PCL语言开发了二维连续体的形状优化程序。为了有效地避免约束近似造成的迭代振荡乃至发散,在程序实现中,采用了区间因子来调整设计变量的上下限。数值算例表明程序算法的可靠性、精确性、高效性。