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(kāi)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(duì)其進(jìn)行截面優(yōu)化并開(kāi)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(dāng)重要，但也具有相當(dāng)大的難度，對(duì)某些問(wèn)題敏度甚至是不可求的。本文引入響應(yīng)面法，對(duì)位移和應(yīng)力約束用響應(yīng)面法進(jìn)行顯式化處理，避開(kāi)了傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化求敏度的困難，開(kāi)辟了區(qū)別于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的另一條途徑，同時(shí)對(duì)Strand7軟件進(jìn)行了二次開(kāi)發(fā)。 本文比較全面地闡述了響應(yīng)面法，并針對(duì)結(jié)構(gòu)優(yōu)化的特點(diǎn)進(jìn)行了改進(jìn)。為減少結(jié)構(gòu)重分析次數(shù)，在原有試

2、驗(yàn)設(shè)計(jì)方法的基礎(chǔ)上提出一種適合結(jié)構(gòu)優(yōu)化的中心擴(kuò)展試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法，并在求解響應(yīng)面時(shí)采用中心點(diǎn)精確響應(yīng)面法，算例結(jié)果也表明所做的改進(jìn)是非常有效的。通過(guò)算例對(duì)位移響應(yīng)面進(jìn)行了力學(xué)意義上的評(píng)價(jià)，并與結(jié)構(gòu)力學(xué)、材料力學(xué)(含Mohr積分)建立的位移顯式進(jìn)行了比較，結(jié)果也說(shuō)明所建立的響應(yīng)面能夠反映實(shí)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(dá)，進(jìn)而建立起以板殼結(jié)構(gòu)重量為目標(biāo)、位移和應(yīng)力為約束、板殼厚度為設(shè)計(jì)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(jìn)行優(yōu)化。本文對(duì)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(xiàng)的線性模式而應(yīng)力約束采用帶常數(shù)項(xiàng)的線性模式。并針對(duì)不同受載情況，對(duì)設(shè)計(jì)變量的形式也作了不同處理，算例也表明效果良好。 通過(guò)算例對(duì)響應(yīng)面的性態(tài)以及一些參數(shù)對(duì)優(yōu)化結(jié)果的影響進(jìn)行了研究，并得出了一些有價(jià)值的結(jié)論，為今后開(kāi)展更深層次的研究奠定了基礎(chǔ)。最后，通過(guò)大量的算例及工程實(shí)際問(wèn)題對(duì)程序進(jìn)行考核，同時(shí)與其它軟件及文獻(xiàn)進(jìn)行比較，說(shuō)明了本文程序的正確性、穩(wěn)定性