结构提升设计方法简介

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• 结构提升设计方法简介
• 提升设计是指什么？
• 何为提升设计

结构提升设计方法简介

关于结构提升设计，有多种方法可供选用：1. 繁难解法当疑问变量较少时，可以尝试图解法，经过在设计空间中描述可行域和目的函数等值面，直观地找到满足条件的设计点。

解析规律实用于疑问相对繁难的状况，间接求解即可。

2. 准绳法准绳法着重于提收工程和力学准绳，似乎步失效准绳和满应力准绳。

同步失效准绳要求结构在一切或者的破坏形式下同时失效，但计算复杂且限度较多。

满应力准绳则强调资料强度的应用，实用于杆件系统。

这种方法虽有局限，但在工程通常中较为繁难。

3. 数学布局法将疑问转化为数学布局，如线性布局（如单纯形法）或非线性布局（如梯度投影法、复形法、序列线性布局法或罚函数法等），处置有解放的非线性疑问，更为准确但计算难度较大。

4. 混非法联合准绳法和数学布局的好处，经过混非法尝试找到更优解，平衡效率和准确度。

5. 启示式算法近年来，遗传算法、神经网络算法和模拟退火算法等启示式算法锋芒毕露，它们在结构提升畛域展现出弱小的处置疑问才干，尤其在复杂疑问上体现突出。

提升设计是指什么？

提升设计（Optimal Design）是近年来开展起来的一门新学科，是最提升技术和计算机计算技术在设计畛域运行的结果。

提升设计为工程设计提供了一种关键的迷信设计方法，使得在处置复杂设计疑问时，能从泛滥的设计打算中寻到尽或者完善的或最适宜的设计打算。

在设计环节中，经常须要依据产品设计的要求，正当确定各种参数，例如，重量、老本、功能、承载才干等，以到达最佳的设计目的。

这就是说，一项工程设计总是要求在必定的技术和物质条件下，取得一个技术经济目的为最佳的设计打算。

提升设计就是在这样一种思维的指点下发生和开展起来的。

目前提升设计方法在结构设计、化工系统设计、电气传动设计、制作工艺设计等各专业中都有宽泛的运行。

通常证实，在工程设计中驳回提升设计方法，不只可以减轻机械设施重量，降低资料消耗与制作老本，而且可以提高产品的品质与上班功能。

因此，提升设计已成成为现代机械设计通常和方法中的一个关键畛域，并且越来越遭到从事机械设计的迷信上班者和工程技术人员的注重。

机械提升设计是使某项机械设计在规则的各种设计限度条件下，优选设计参数，使某项或几项设计目的取得最优值。

工程设计上的“最优值”（Optimum）或“最佳值”是指在满足多种设计目的和解放条件下所取得的最令人满意、最适宜的值。

它反映了人们的用意和目的，这不同于示意事物自身规律的极值——最大值和最小值，然而在很多状况下，也可以用最大值或最小值来代表最优值。

最优值的概念是相对的，随着迷信技术的开展及设计条件的变化，最提升的规范也将出现变化。

也就是说，提升设计反映了人们对客观环球意识的粗浅，它要求人们依据事物的客观规律，在必定的物质基础和技术条件之下，充散施展人的客观能动性，得出最优的设计打算。

最提升技术，是提升设计全环节中各种方法技术的总称。

它关键蕴含两局部内容：提升设计疑问的建模技术和提升设计疑问的求解技术。

如何将一个实践的设计疑问形象成一个提升设计疑问，并建设起合乎实践设计要求的提升设计数学模型，这是建模技术要处置的疑问。

建设实践疑问的提升数学模型，不只须要相熟把握提升设计方法的基本通常；设计疑问形象和数学模型处置的基本技艺；更关键的是要具备该设计畛域的丰盛设计阅历。

此外，在启动提升设计求解环节中，要一直地剖析实践疑问，以及数学模型之间存在的差距，一直地批改提升设计数学模型，只要这样，才干建设起正确的数学模型，求解获取的最优解才具备实践意义。

提升设计的基本思维是搜查、迭代和迫近。

首先确定设计变量和目的函数结构提升模型，从某一点x登程，依据目的函数和解放函数在该点的某些消息，确定本次迭代计算的一个方向和适当的步长，去寻觅新的迭代点x′，而后用x′替代x，x′点的目的函数值应比原x点的目的函数值小一些。

这样一步步的重复迭代，逐渐改良目的函数值，直到最终迫近极值点。

这样一个逐渐寻优的环节，即寻觅极小点（无解放或解放极小点）的环节比喻为向“山”的高峰攀爬的环节，一直坚持向“高”的方向行进，直至到达“山顶”。

当然，“山顶”可以了解为目的函数的极大值，也可以了解为极小值，前者称为回升算法，后者称为降低算法。

这两种算法都有一个独特的特点，就是每行进一步都应该使目的函数值有所改善，同时还要为下一步移动的方向提供有用的消息，如图4-22所示。

图4-22　提升设计

何为提升设计

提升设计是从多种打算当选用最佳打算的设计方法。

它以数学中的最提升通常为基础，以计算机为手腕，依据设计所谋求的功能目的，建设目的函数，在满足给定的各种解放条件下，寻求最优的设计打算。