频率约束下的桥梁结构优化设计探讨

通过一些基本理论的推导,初步阐述大跨径桥梁结构的动力优化问题.在数学表述中给出了设计变量的选取方法和适用广泛的尺寸-刚度、尺寸-质量关系.利用优化准则,分别推导出单频约束下和多频约束下的循环递推公式.通过比较,提出了一种简便解法,并指出某些解法的缺陷.此外,给出了一种有效的近似技术.     

利用TransCAD软件包解决基于时间窗的车辆路径问题

在简述交通软件TransCAD功能的基础上，结合车辆路径优化的特点，在考虑时间窗约束、容量约束等因素的条件下，给出了一种基于时间窗的求解车辆路径问题的数学模型，阐述了TransCAD软件包及其在求解车辆路径优化问题上的应用，并给出了实例。     

基于ANSYS的钢结构构件优化设计

在土木建筑大兴发展的今天,钢结构的使用使得建筑独具一格,但是钢材的造价较高,通过ANSYS我们可以对钢结构构件进行截面的优化,建立了预设的构件尺寸,通过Microsoft Excel工作表改变截面的尺寸,建立ANSYS网格模型。并以现有的构件截面尺寸试验数据为样本,通过对构件施加不同的固定约束形式（点约束、线约束、面约束）,用ANSYS模型计算出该构件的应力值。对不同的约束形式实验数据和实际计算值进行了分析对比,结果表明,模拟值与计算值吻合良好,精度较高。该方法可作为实际结构设计的一种辅助手段对钢结构构件进行截面优化设计。     

框架式货车驾驶室开发研究

根据已有钣金结构驾驶室模型建立了同尺寸驾驶室拓扑优化的基结构,以质量为约束,以加权柔顺度最小为目标,对其进行多工况拓扑优化.根据拓扑优化结果,采用矩形截面杆件构建框架式驾驶室,并应用正交试验方法合理选取矩形截面杆件的截面尺寸,为货车驾驶室的开发提出了一种全新的设计方法.     

基于等效静态载荷法的结构动态优化

基于等效静态载荷法,将非线性柔性多体系统动力学分析与线性结构静态优化相结合,提出一种动态载荷下部件结构动态优化方法。推导了不同动态响应下等效静态载荷计算公式,给出了结构动态优化流程。分别采用传统的静态优化方法和本文的动态优化方法对曲轴连杆机构进行优化设计,对比结果表明:动态优化优于静态优化,为动力学系统中典型承载零部件的结构优化提供一条可行的途径。     

车速和路面附着系数的滚动时域估计

基于Dugoff轮胎模型建立了车辆的非线性动力学方程,并给出了路面附着系数的约束条件.针对车速和路面附着系数约束的非线性估计,提出了一种基于滚动优化原理的滚动时域估计法(MHE),并给出了MHE法的具体步骤.在不同路面上对MHE法进行了多种工况的实验验证,并在同样条件下与扩展Kalman滤波法进行了比较.实验结果表明,MHE法的估计性能优于扩展Kalman滤波法.     

隧道钢筋混凝土结构的优化设计模型及应用

应用拉格郎日乘子法中不等式约束优化问题的基本理论，在建立隧道钢筋混凝土衬砌结构优化计算模型的目标函数基础上，推导出了相关计算公式，给出了其计算过程，并应用该方法对某个工程实例进行了分析比较。     

汽车悬架横向稳定杆的参数化设计

为了实现新型汽车悬架横向稳定杆的参数化设计,推导出横向稳定杆尺寸参数的约束公式和橡胶衬套的径向变形量计算公式,在橡胶衬套变形的基础上推导出横向稳定杆端点位移计算公式及其校核公式.运用Excel建立基于CATIA的横向稳定杆参数化模型.并建立Visual Basic窗口,通过编程控制Excel表格相关输入参数,运用Excel实现横向稳定杆相关数值的计算,并将计算值返回到窗口,同时实现参数驱动横向稳定杆三维模型的自动重构.通过有限元分析：稳定杆端部最大位移为83.7 mm,相对偏差为-2.91％;最大Von Mises应力为1 070 MPa,小于许用应力2 884 MPa,从而验证了横向稳定杆参数化设计的正确性.     

钢板-橡胶吸能圈的设计方法

钢材和橡胶是两种常见的工程材料,两者组合起来具有较好的吸能和回弹性能。为了综合两种材料的优异性能用于工程设计,提出了一种由外钢板、橡胶圈和内钢板组成的钢板-橡胶吸能圈(简称钢板-橡胶圈)以用于防撞设计,并由此开展了基于钢板-橡胶圈的设计方法研究:使用有限元软件建立了外径为1 m的25个具有不同结构参数(钢板厚度、环壁厚)的钢板-橡胶圈有限元模型,其中钢板厚度选取的尺寸为0,5,10,15,20,25 mm,环壁厚选取的尺寸是0. 05,0. 1,0. 15,0. 2,0. 25 m。定义无量纲比值:钢板厚、环壁厚、圈的径向相对变形比。通过数值仿真和统计分析,建立了圈的性能参数(吸能量)与这3个无量纲比值的经验公式,并进行了相应的误差分析,确定了经验公式具有一定的可信度。同时,基于工程设计优化需要,定义了基于回弹率的优化筛选原则,用于筛选掉满足耗能要求但不满足回弹率要求的钢板-橡胶圈。参照结构试验的相似理论,将1 m外径的钢板-橡胶圈的经验公式推广到更多不同外径钢板-橡胶圈中。最后,提出了一种较为实用的用于桥梁防撞结构的钢板-橡胶圈的设计流程,并依照设计流程给出了相关的设计算例。     

膜片弹簧的加工成本模型和概率优化的研究

以离合器膜片弹簧为例,对膜片弹簧加工成本模型进行了研究,对不同部位的加工,采用不同的加工成本与公差之间关系的模型;进而基于这些模型,结合零件的尺寸段及其加工精度,建立了膜片弹簧尺寸离散范围的概率优化模型,以膜片弹簧预期的合格率为约束,制造成本最低为目标,进行概率优化,最终得到在一个满足约束条件的合格率下,使相对加工成本最低的尺寸公差.