结构优化设计大作业南航

《结构优化设计》

大作业报告

实验名称: 拓扑优化计算与分析

1、引言

大型的复杂结构诸如飞机、汽车中的复杂部件及桥梁等大型工程的设计问题，依靠传统的经验和模拟实验的优化设计方法已难以胜任，拓扑优化方法成为解决该问题的关键手段。近年来拓扑优化的研究的热点集中在其工程应用上，如: 用拓扑优化方法进行微型柔性机构的设计，车门设计，飞机加强框设计，机翼前缘肋设计，卫星结构设计等。在其具体的操作实现上有两种方法，一是采用计算机语言编程计算，该方法的优点是能最大限度的控制优化过程，改善优化过程中出现的诸如棋盘格现象等数值不稳定现象，得到较理想的优化结果，其缺点是计算规模过于庞大，计算效率太低;二是借助于商用有限元软件平台。本文基于matlab软件编程研究了不同边界条件平面薄板结构的在各种受力情况下拓扑优化，给出了几种典型结构的算例，并探讨了在实际优化中优化效果随各参数的变化，有助于初学者初涉拓扑优化的读者对拓扑优化有个基础的认识。

2、拓扑优化研究现状

结构拓扑优化是近20年来从结构优化研究中派生出来的新分支，它在计算结构力学中已经被认为是最富挑战性的一类研究工作。目前有关结构拓扑优化的工程应用研究还很不成熟，在国外处在发展的初期，尤其在国内尚属于

《结构优化设计》

大作业报告

实验名称: 拓扑优化计算与分析

1、引言

大型的复杂结构诸如飞机、汽车中的复杂部件及桥梁等大型工程的设计问题，依靠传统的经验和模拟实验的优化设计方法已难以胜任，拓扑优化方法成为解决该问题的关键手段。近年来拓扑优化的研究的热点集中在其工程应用上，如: 用拓扑优化方法进行微型柔性机构的设计，车门设计，飞机加强框设计，机翼前缘肋设计，卫星结构设计等。在其具体的操作实现上有两种方法，一是采用计算机语言编程计算，该方法的优点是能最大限度的控制优化过程，改善优化过程中出现的诸如棋盘格现象等数值不稳定现象，得到较理想的优化结果，其缺点是计算规模过于庞大，计算效率太低;二是借助于商用有限元软件平台。本文基于matlab软件编程研究了不同边界条件平面薄板结构的在各种受力情况下拓扑优化，给出了几种典型结构的算例，并探讨了在实际优化中优化效果随各参数的变化，有助于初学者初涉拓扑优化的读者对拓扑优化有个基础的认识。

2、拓扑优化研究现状

结构拓扑优化是近20年来从结构优化研究中派生出来的新分支，它在计算结构力学中已经被认为是最富挑战性的一类研究工作。目前有关结构拓扑优化的工程应用研究还很不成熟，在国外处在发展的初期，尤其在国内尚属于

高压比轴流压气机转子叶尖间隙对性能影响研究

一、分析课题要求：

1.文献出版类型（3种以上）：期刊，图书，报纸 2.学科范围：航空航天科学与工程 3.时间范围：不限

二．撰写课题检索策略式，包含检索词、检索字段、逻辑算符、位置算符、截词算符。 1.中文检索式：高压比+轴流+压气机+叶尖间隙+性能影响 2.外文检索式：tip clearance+high pressure ratio+axial

三．选择检索工具，并记录每种检索工具的检索调整过程。（例如先选用什么词、做了何种设置，检索结果的准确度和数量；后来换了什么词、改变了什么设置、检索结果的准确度和数量有何变化；直到获得较为满意的检索结果。） 1.中文期刊类检索工具（1种）： 知网：

篇名=高压比+轴流+叶尖间隙+性能，结果为0. 篇名=叶尖间隙+性能，结果为0. 篇名=叶尖间隙，结果为127

篇名=叶尖间隙，摘要=性能，结果为56 篇名=叶尖间隙，摘要=性能+轴流，结果为8

2.中文图书类检索工具（1种）： 超星：

篇名=叶尖间隙，结果为227 篇名=轴流+叶尖间隙，结果为139

篇名=轴流+叶尖间隙，摘要=性能+高压比，结果为5

3.中文学位论文类数据库（1种）： CNKI

现代机械优化设计

授课老师： 王春洁

2014-12-17

北京航空航天大学 现代机械优化设计

目录

第一部分

一、 一维优化方法 .................................................................................................................. 2 1. 进退法 ............................................................................................................................... 2 2. 格点法 ............................................................................................................................... 2 3. 牛顿法 ...

合肥工业大学

《机械优化设计》课程实践

研究报告

班 级： 11级机设 学 号： 2011 姓 名：

授课老师： 王卫荣 日 期： 2014年 4月日

一、研究报告内容：

1、λ＝0.618的证明、一维搜索程序作业；

黄金分割法要求插入点α1、α2的位置相对于区间{a,b}两端点具有对称性，

α1=b?λ b?a

α2=a+λ(b?a)

除对称要求外，黄金分割法还要求在保留下来的区间内再插入一点所形成的区间新三段，与原来区间的三段具有相同的比例分布。设原区间(a,b)长度为1，保留下来的区间（a, α2）长度为λ，区间缩短率为λ。为了保持相同的比例分布，新插入点α3应在λ（1-λ）位置上，α1在原区间的1-λ位置应相当于在保留区间的λ2位置。故有 1-λ=λ2 即 λ2+λ-1=0 取方程正数解，得

5?1

λ=≈0.618

2

0.618法

大作业2 一、判断题

1.试验证明，钢材的疲劳强度主要与构造状况、应力幅和循环荷载重复次数有关，而与钢材的强度并无明显关系。（√ ）

2.在承受静力荷载的角焊缝中，侧面角焊缝的强度设计值比正面角焊缝小。（√ ）

3.轴心受力构件的计算内容都属于按承载能力极限状态计算，计算时应采用荷载的标准值。（ × ）

4.焊接时产生裂纹的主要原因是不合适的焊接工艺，裂纹为纵向。（× ）

5.高耸钢结构的结构形式多为空间桁架，其特点是高跨比较大，以垂直荷载作用为主。（× ） 二、单项选择题

1．钢结构的抗震及抗动力荷载性能好是因为（ C ） A．制造工厂化 B．密闭性好 C．自重轻、质地均匀，具有较好的延性 D．具有一定的耐热性 2．钢材的力学性能指标，最基本、最主要的是（ C ）时的力学性能指标 A．承受剪切 C．承受弯曲

B．单向拉伸 D．两向和三向受力

3. 当温度从常温下降为低温时，钢材的塑性和冲击韧性（ B ） A．升高 B．下降 C．不变 D．升高

课程名称：软件体系结构

姓名：

班级： 软件132 学号： 20130040606

指导老师： 伍轶明

一、 电子政务是什么：

电子政务是指运用计算机、网络和通信等现代信息技术手段，实现政府组织结构和工作流程的优化重组，超越时间、空间和部门分隔的限制，建成一个精简、高效、廉洁、公平的政府运作模式，以便全方位地向社会提供优质、规范、透明、符合国际水准的管理与服务。

二、 电子政务的建设意义：

建设电子政务平台，目的是为了提高政府办公效率和效益和改进公共服务水平等，。主要体现在以下几方面：

1．能够降低办公费用，提高工作效率。如众所周知，政府每年用在文件印刷的费用是巨大的。如果这些文件在内部网站上可以查到，那么就不必花太多的钱在纸上，这样又可以保护宝贵的森林资源。随着政府采用数字系统，软件将改造政府的工作方式，从而节约成本。

2．可以更高效地给社会公众提供服务，有利于和谐社会的建设。电子政务通过推进政府部门办公自动化、网络化、电子化、全面信息共享等工作进程，从而营造运用信息及通信技术打破行政机关的组织界限的电子化虚拟机关

南京邮电大学

《软件体系结构》大作业

姓名 陈何渊 学号 B12041318 院系 计算机、软件学院 指导老师 周国强 2014年12月30日

一、简述软件体系结构的性质、研究意义和目标是什么? (不少于300字)

答

软件体系结构的性质：

软件体系结构是具有一定形式的结构化元素，即构件的集合，包括处理构件、数据构件和连接构件。处理构件负责对数据进行加工，数据构件是被加工的信息，连接构件把体系结构的不同部分组组合连接起来。这一定义注重区分处理构件、数据构件和连接构件，这一方法在其他的定义和方法中基本上得到保持。 （1）软件体系结构是软件设计过程的一个层面，是相对独立的、有价值的软件设计方法的总结，可作为软件开发指导性的策略和途径。

（2）强调设计过程，而非分析的过程。分析的目标是理解和表示，设计的目标是实现。

（3）非用户的观点及非功能的观点。对于用户，结构是软件系统功能的组合。对于设计者，结构是为特定目标而设立的软件成分以及成分之间的关系。 研究意义：

软件体系结构是软件工程的重要研究领域，通过对基本软件结构和经典设计风格的学习和研究，掌握软件体系结构设计的基本原则和

上机报告

一.最速下降法

算法简述：

1.在本例中，先将最速下降方向变量赋一个值，使其二范数满足大于ε的迭代条件，进入循环。

2.将函数的一阶导数化简，存在一个矩阵，将其hesse矩阵存在另一个矩阵。依照公式求出α，进而求出下一任迭代的矩阵初值。循环内设置一个计数功能的变量，统计迭代次数。

3.求其方向导数的二范数，进行判别，若小于ε，则跳出循环，否则将继续迭代。

4.显示最优解，终止条件，最小函数值。

心得体会：

最速下降法的精髓，无疑是求梯度，然后利用梯度和hesse矩阵综合计算，求解下一个当前最优解。但是，要求函数是严格的凸函数，结合严格凸函数的大致图像，这就给初值的选取提供了一点参考。例如在本例中，由于含有两个变量的二次方之和，结合大致图像，想当然的，初值的选取应当在原点附近；又因为变量的二次方之和后面，还减去了变量的一次形式和一次混合积，所以初值的选取应该再向第一象限倾斜。

综合以上考量，第一次选取（1,1）作为初值，判别精度方面，取到千分位，暂定为0.001。运行以后，结果显示迭代了25次，最优解为（3.9995，1.9996），终止条件为5.4592e-04，目标函数为-8.0000。这个结果已经相当接近笔算结果。整体的运

一、完成下列优化设计

1. 机械零件优化设计：建立数学模型，并求解和分析。

有一铝合金制品箱形盖板，其尺寸如图1，承受的均布载荷纵向每单位长度q=60N/cm，要求在满足强度、刚度和稳定性等条件下，设计一个重量最轻的结构方案(设箱形盖板弹性模量E=7×l04MPa, 泊松比μ=0.3，允许弯曲应力[σ]= 70MPa，允许剪切应力[τ]=45MPa，单位长度允许挠度[f]/l=1/400), 假设收敛精度为ε=10-6)。

图1

2. 部件优化设计：如图2，二级齿轮减速器，总传动比i=4，求在中心距A最小下如何分配传动比？

i1 d1 d2 i2 d4 d3

A 图2

二、提交4000字左右论文一篇。内容为机械优化设计的应用或研究。要求：摘要、概述（或引言等）、内容、结果分析、结论、参考文献等齐全。

一、解：

1.建立优化设计模型.

为简化计算，将盖板作为两端简支的等截面梁，支反力（最大剪力）为Q=ql/2=18000N，最大弯矩为

=27000 N.m

盖板的截面惯性矩，忽略两侧壁按下式近似计算

(

最大切应力为最大弯曲应力

翼板中的屈服临界应力为

)

盖板中点的最大扰度为

盖板线质量为

式中 -材料线密度（

kgcm