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基于子结构方法的离散结构协同优化
  • ISSN号:1000-0054
  • 期刊名称:《清华大学学报:自然科学版》
  • 时间:0
  • 分类:TH123[机械工程—机械设计及理论]
  • 作者机构:[1]清华大学汽车工程系,汽车安全与节能国家重点实验室,北京100084, [2]北京机电工程总体设计部,北京100854
  • 相关基金:国家自然科学基金项目(51175285)
中文摘要:

针对复杂离散结构优化存在设计变量多、寻优困难等问题,提出一种基于子结构方法的分解协调策略,并采用基于子结构分解协同优化框架求解。将大规模结构分解为多个不重叠的、规模较小的子结构,每个子结构对应一个学科。将原优化问题的设计变量、优化目标以及约束分配至各个学科。每一轮系统迭代中,系统层仅进行一次完整结构的有限元分析,学科层执行子结构优化和有限元分析。耦合状态变量由系统层输入,在学科层作为定值。系统层进行整体结构分析后更新耦合状态变量值,以协调学科之间耦合状态变量的差异。该方法将复杂的整体结构优化问题分解为多个并行、独立的子结构优化问题。算例表明:相比于整体结构优化,该协同优化方法显著降低了整体结构分析次数,能够更加稳定地找到更优解。

英文摘要:

A decomposition strategy based on substructuring is developed for optimizing complex discrete structures with a large number of design variables and a collaborative architecture is used as the solver.A large structure is decomposed into several small substructures with no overlap,where each substructure corresponds to a discipline.The variables,objectives and constraints in the original problem are assigned to the separate disciplines.Only one finite element analysis of the complete structure is performed at the system level during each iteration with optimization and finite element analyses of the substructures at the discipline levels.Coupled state variables are passed from the system level to the disciplines as constants.The coupled state variables are updated after each finite element analysis of the complete structure at the system level to coordinate the differences in the coupled state variables among disciplines.Thus,a complex structural optimization problem is decomposed into several parallel, self-governed subproblems.The results of numerical examples demonstrate that this cooperative optimization method requires less evaluations of the complete structure and is able to obtain better results with better stability than optimizing the complete structure as a whole.

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期刊信息
  • 《清华大学学报:自然科学版》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:教育部
  • 主办单位:清华大学
  • 主编:梁恩忠
  • 地址:北京市海淀区清华大学学研大厦B座908
  • 邮编:100084
  • 邮箱:xuebaost@tsinghua.edn.cn
  • 电话:010-62788108 62792976
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-0054
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2223/N
  • 邮发代号:2-90
  • 获奖情况:
  • 国家期刊奖,国家“双高”期刊,1992年以来,历次国家级和省部级一等奖,第一、二届全国优秀科技期刊一等奖,教育部优秀期...,第三届中国出版政府奖提名奖
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),美国数学评论(网络版),德国数学文摘,荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,日本日本科学技术振兴机构数据库,美国应用力学评论,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:43470