基于動力特性可靠性約束的三維隨機結構優(yōu)化設計.pdf

1、在實際工程結構中，由于外部或內部機械的激勵頻率和結構的自振頻率的接近，導致結構振幅的放大，不可避免地影響到結構的安全和使用功能。如何通過結構的優(yōu)化設計，避免共振、降低結構振幅成為了一個有理論和實際意義的研究方向。本文在考慮結構物理參數(shù)如彈性模量的隨機性后，結合遞推隨機有限元方法和結構可靠度計算中的驗算點法，開展了基于動力特性可靠性約束的隨機結構優(yōu)化設計研究。主要研究工作如下： 1.本文先對國內外關于隨機結構可靠度問題和基于可靠性

2、的結構優(yōu)化設計的研究狀況作出歸納和綜述，具體介紹隨機有限元及其各種算法，詳細介紹了遞推隨機有限元法(RSFEM)的應用問題，論證該方法應用于隨機結構分析中的簡潔有效和實用性。 2.將遞推隨機有限元法與可靠度“驗算點法”結合，提出一種基于RSFEM的隨機結構動力特性可靠度指標計算方法，利用基于RSFEM的隨機結構可靠度指標計算方法對三維空間懸臂梁進行深入的動力可靠度分析研究，通過與Monte-Carlo模擬結果的比較，可以很好的吻

3、合，且該方法可以節(jié)省大量的計算時間。 3.本文針對具有動力特性可靠性約束的隨機結構優(yōu)化問題，構建了構件尺寸為設計變量的動力特性可靠性優(yōu)化設計數(shù)學模型，詳細分析了隨機結構的動力特性可靠性約束形式，將其轉化為確定性的等價表達式。在三維空間懸臂梁和兩層剛架的算例中，給定隨機可靠性約束條件，采用序列二次規(guī)劃(SQP)法，得出基于可靠性約束的優(yōu)化解，通過與常規(guī)結構優(yōu)化結果比較，其隨機優(yōu)化結果較為保守，且隨結構參數(shù)變異系數(shù)增大而需要更大重量