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《基于動(dòng)力位移響應(yīng)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。
1、維普資訊http://www.cqvip.com2007年3月農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào)第38卷第3期基于動(dòng)力位移響應(yīng)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)*梁醒培陳長(zhǎng)冰【摘要】通過研究以動(dòng)力激勵(lì)下結(jié)構(gòu)響應(yīng)的位移為目標(biāo)或約束的結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)優(yōu)化設(shè)計(jì)，利用解析的方法推導(dǎo)出動(dòng)力位移響應(yīng)靈敏度計(jì)算公式，并成功地移植到有限元程序中。程序在計(jì)算包括桿、梁、板、二維、三維單元在內(nèi)的所有算例時(shí)，動(dòng)力位移響應(yīng)的靈敏度精度均可達(dá)到97，并且迭代次數(shù)少，求解效率高。．關(guān)鍵詞：優(yōu)化設(shè)計(jì)動(dòng)力位移響應(yīng)有限元解析法靈敏度．中圖分類號(hào)；TB122文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：AStructureOptimizati
2、onDesignBasedonDynamicDisplacementResponseLiangXingpeiChenChangbing(1．He’nanUniversityofTechnology2．HefeiUniversityofTechnology)AbstractTheexpressionofdynamicdisplacementresponsesensitivitywasconstructedbasedonanalyticalalgorithmandsuccessfullyadoptedintoafiniteelem
3、entprogramming．Thedevelopedprogrammecanbeusedfordynamicoptimaldesignforcombinedstructureswithahighsolvingefficiencyandarapidcomputationspeed．Theexamples，includingtruss，beam，plate，two—dimensionalelementandthree-dimensionalelement，indicatedthataccuracyofdynamicdisplac
4、ementsensitivitiesreachedupto97．KeywordsOptimaldesign，Dynamicdisplacementresponse，F(xiàn)initeelement，Analyticalalgorithm，Sensitivity復(fù)雜，除了要導(dǎo)出復(fù)雜的計(jì)算公式，還要求編程者首引言先搞清楚所用有限元程序的結(jié)構(gòu)和程序細(xì)節(jié)，然后結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)優(yōu)化設(shè)計(jì)是結(jié)構(gòu)動(dòng)力優(yōu)化設(shè)計(jì)中在有限元程序的基礎(chǔ)上再完成靈敏度計(jì)算程序的編的主要部分，它是以動(dòng)力激勵(lì)下結(jié)構(gòu)響應(yīng)的物理量寫卜引。為目標(biāo)或約束的結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)優(yōu)化設(shè)計(jì)。在結(jié)構(gòu)優(yōu)化本文
5、以有限元分析程序作為求解器，在有限元設(shè)計(jì)中，靈敏度求解技術(shù)是關(guān)鍵技術(shù)之一。早期以有計(jì)算公式基礎(chǔ)上推導(dǎo)出結(jié)構(gòu)優(yōu)化的計(jì)算公式，并采限元法作為結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法，求靈敏度大多采用差分用結(jié)構(gòu)優(yōu)化與結(jié)構(gòu)分析程序混合編程的方法，編制法。差分法簡(jiǎn)單，但靈敏度精度隨差分步長(zhǎng)大小而變包括桿、梁、板等多種單元在內(nèi)的組合結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)化，且所需計(jì)算時(shí)間長(zhǎng)。后來又發(fā)展了半解析法和解程序。析法，半解析法雖然減少了求解靈敏度時(shí)的結(jié)構(gòu)分1結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)有限元方程析次數(shù)，但是靈敏度的求解精度仍然與差分步長(zhǎng)有關(guān)。解析法不但減少了求解靈敏度時(shí)對(duì)結(jié)構(gòu)的分析根據(jù)虛功原理或伽遼金
6、加權(quán)殘數(shù)法，可以導(dǎo)出次數(shù)，而且靈敏度精度不涉及差分步長(zhǎng)，并且靈敏度在任意時(shí)刻都滿足的結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)有限元方程精度高。然而，解析法的計(jì)算方法和過程都比差分法朋t+At+I++KU+一R+(1)收稿日期：2005—09—23*機(jī)械工業(yè)技術(shù)發(fā)展基金項(xiàng)目(項(xiàng)目編號(hào)：97JA0106)梁醒培河南工業(yè)大學(xué)土木建筑學(xué)院教授博士生導(dǎo)師(合肥工業(yè)大學(xué))，450052鄭州市陳長(zhǎng)冰合肥工業(yè)大學(xué)土木建筑工程學(xué)院博士生講師(合肥學(xué)院)，230009合肥市維普資訊http://www.cqvip.com第3期梁醒培等：基于動(dòng)力位移響應(yīng)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)式中——總
7、體質(zhì)量矩陣c——總體阻尼矩陣——總體剛度矩陣+——f+時(shí)刻的加速度矢量+——￡+時(shí)刻的速度矢量+——￡+時(shí)刻的位移矢量EA尼+——￡+時(shí)刻的載荷矢量㈤￡——時(shí)間——時(shí)間增量對(duì)式(1)，用Newmark法求解，可得KUI+一口I+(2)其中一+去+c=+口。+alC(3)qt+A,一尼++M(aoUt+a2U+a3Ut)+C(口1U+口4U+口5U)(4)E●_一111．●一口0一口1一口2一口3一一lZ一一(1O)aPf—OA—E_一口一魯～口一(魯一2)Z對(duì)于3節(jié)點(diǎn)的三角形板單元，其單元?jiǎng)偠染仃囀街锌趏～口s為積分常數(shù)，和a
8、為積分參數(shù)。由為式(2)可求得U件，然后可求得件和件[。ⅢBDBdV=Ⅲ咖脅州一2動(dòng)力位移響應(yīng)靈敏度11?kl8]根據(jù)式(2)可以求得各個(gè)時(shí)刻的位移、速度和加IiiI(11)速度。令設(shè)計(jì)變量為P。，把式(2)對(duì)設(shè)計(jì)變量P求偏81?七88J導(dǎo)得～其中每個(gè)子矩陣的計(jì)算公式是篆+一
