基于響應(yīng)面法的板殼結(jié)構(gòu)優(yōu)化及在Strand7軟件上的二次開發(fā).pdf

1、板殼結(jié)構(gòu)是工程上應(yīng)用最為廣泛的結(jié)構(gòu)之一，對其進行截面優(yōu)化并開發(fā)相應(yīng)軟件具有重要意義。傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化中敏度分析相當重要，但也具有相當大的難度，對某些問題敏度甚至是不可求的。本文引入響應(yīng)面法，對位移和應(yīng)力約束用響應(yīng)面法進行顯式化處理，避開了傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化求敏度的困難，開辟了區(qū)別于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的另一條途徑，同時對Strand7軟件進行了二次開發(fā)。 本文比較全面地闡述了響應(yīng)面法，并針對結(jié)構(gòu)優(yōu)化的特點進行了改進。為減少結(jié)構(gòu)重分析次數(shù)，在原有試

2、驗設(shè)計方法的基礎(chǔ)上提出一種適合結(jié)構(gòu)優(yōu)化的中心擴展試驗設(shè)計方法，并在求解響應(yīng)面時采用中心點精確響應(yīng)面法，算例結(jié)果也表明所做的改進是非常有效的。通過算例對位移響應(yīng)面進行了力學意義上的評價，并與結(jié)構(gòu)力學、材料力學(含Mohr積分)建立的位移顯式進行了比較，結(jié)果也說明所建立的響應(yīng)面能夠反映實際位移響應(yīng)。 用響應(yīng)面法建立位移和應(yīng)力約束的顯式表達，進而建立起以板殼結(jié)構(gòu)重量為目標、位移和應(yīng)力為約束、板殼厚度為設(shè)計變量的結(jié)構(gòu)優(yōu)化模型，采用序列二

3、次規(guī)劃求解器進行優(yōu)化。本文對位移和應(yīng)力響應(yīng)面做了不同處理，位移約束采用不帶常數(shù)項的線性模式而應(yīng)力約束采用帶常數(shù)項的線性模式。并針對不同受載情況，對設(shè)計變量的形式也作了不同處理，算例也表明效果良好。 通過算例對響應(yīng)面的性態(tài)以及一些參數(shù)對優(yōu)化結(jié)果的影響進行了研究，并得出了一些有價值的結(jié)論，為今后開展更深層次的研究奠定了基礎(chǔ)。最后，通過大量的算例及工程實際問題對程序進行考核，同時與其它軟件及文獻進行比較，說明了本文程序的正確性、穩(wěn)定性