一、整数优化(网格法)程序设计及应用(论文文献综述)
惠忠文[1](2008)在《基于组合策略的桥式起重机结构优化方法研究》文中认为本文阐述了优化设计的产生、应用及未来趋势,并进一步分析了目前在桥式起重机结构优化中的缺陷与不足。由于起重机优化中存在强度、刚度、稳定性、几何尺寸等大量的约束,造成优化变量的可行域非常复杂,而最优解往往在可行域的边界上,所以传统的优化方法存在着不容易找到全局最优解的缺点。这些优化设计的缺陷与不足,使得桥式起重机结构优化越来越不能满足市场的需求。因此,迫切需要采用更加稳定可靠的优化设计方法对传统优化设计方法和计算模型进行技术提升,以生产出质高价廉、轻巧美观、性能可靠的桥式起重机,缩短产品的设计周期,降低生产成本,提高企业的竞争力和技术创新能力。传统的优化方法具有一定的局限性,如需要梯度信息、凸规划、单峰问题等等。而在实际应用领域中存在着各种高度复杂的优化问题,这类复杂优化问题用传统的方法难以求解,因此多年来人们一直在努力寻找能够处理这类问题的高效的、更稳健的全局最优化技术。针对当前多极值函数全局寻优问题中,各种全局优化算法具有全局寻优能力但不能确保寻到全局最优的状况,本文在研究复合形法和正交网格法的基础上,提出了一种新的组合式全局寻优策略。该策略将改进的复合形法和正交网格法进行有机组合,充分利用复合形法算法简单且局部搜索稳定和正交网格法全局搜索稳定的特点协同寻优。由于新算法具有强优弱劣的组合机制,强化了各自的优点,弱化了各自的缺点,实现了机制的融合,达到了行为和结构的互补,从而可以获得较好的寻优效率和寻优效果。本文以Visual C++6.0为软件开发平台,以整机重量最轻为目标函数,确定主、端梁的5个优化变量,以强度、刚度、稳定性为约束,确定40个约束函数,建立桥式起重机结构优化数学模型。将组合算法、复合形法和正交网格法分别应用于桥式起重机的结构优化,对结果进行比较和分析。组合算法能够更大地降低桥式起重机的制造成本,达到提高整机性能和经济效益,减少能源及钢材消耗的目的。它能够指导产品设计与开发,提高起重机设计质量、报价速度和水平及产品竞争能力,为行业提供了现代设计手段。新的组合算法对于约束非线性离散变量优化设计具有一定的参考价值。
李响[2](2009)在《无网格方法及其在边坡工程分析中的应用研究》文中研究说明边坡工程中,传统的数值分析方法如有限元法等目前已获得广泛应用并取得了很大成功,但是这些方法网格的形成和存在对其应用也造成了一定的限制。目前正迅速发展的无网格方法可以彻底或是部分的消除网格,在较大变形问题、弹塑性分析和裂纹扩展模拟等方面具有广阔的应用前景,因此无网格方法成为工程计算方法发展的重要方向之一。无网格伽辽金法是近几年发展起来的一种无网格方法,是目前国内外数值分析研究的热点之一。无网格伽辽金法采用移动最小二乘法构造形函数,从能量泛函的弱变分形式中得到控制方程,在施加了本质边界条件后可以得到偏微分方程的数值解。该方法在计算中只需要求解域内部和边界节点的信息,不需要形成单元。与有限元法相比,无网格伽辽金法在求解某些力学问题时有着独特的优势,极有可能成为替代有限元法等传统方法的一种重要数值分析手段。本文详细介绍了无网格法的研究历史和进展,对各种无网格方法进行了分析。以最小二乘法为基础,着重阐述了无网格伽辽金法的基本原理及其控制方程的推导过程,对其中的一些重要问题进行了分析。利用FORTRAN语言编制了无网格伽辽金法计算程序,并对悬臂梁的典型算例进行了计算,将计算结果与精确解进行了比较,验证了程序的可行性和精确性。将无网格伽辽金法应用到边坡问题中,编制了相应的计算程序,计算结果表明该法解决实际问题是可行的,对可能影响求解精度的几个因素进行了讨论,并给出相应的建议。本文的最后对研究工作进行了总结,并对更深一步的研究工作进行了展望。
史建国[3](2011)在《X10语言机制研究和实现优化》文中研究说明随着多核处理器越来越成为微处理器发展的主流,并行编程越来越受到人们的关注。如何在目前的多核处理器上进行简单高效的并行程序设计以利用多核所带来的性能优势成为了研究的热点。传统的并行编程语言(如OpenMP、MPI、多线程库等)都只是用于解决某一些领域的问题,并且多数并行编程语言编程复杂,描述层次相对较低,致使并行应用的开发效率低下,不适合于进行并行开发的推广。为了更好地利用和推广并行,新型的并行编程模型和并行编程语言相继出现。本文选择IBM开发的X10语言作为研究对象。X10语言是IBM在美国DARPA的HPCS(High Productivity Computing Systems)项目中开发的一种新型的面向对象的并行编程语言。它的主要目的是降低并行编程的难度,提高应用开发的效率,并提供高性能、可移植和健壮性的支持。本文的主要工作如下:1、研究X10的语言机制。将X10语言与主流的并行编程语言(OpenMP、MPI等)、其他HPCS语言和新型的Go语言进行了比较分析,指出X10语言存在的部分问题。2、X10语言的运用。运用X10语言实现跟踪界面活动网格法YGX程序,对实现的程序进行正确性的验证,并将X10语言实现的YGX程序与OpenMP版本的YGX程序进行实现及性能上的比较。3、对X10语言的优化。设计并实现基于程序特性的循环展开因子确定算法,实现了循环展开的循环优化。实验表明:经过优化后的X10语言的YGX程序性能提高大约10%。4、针对X10语言的并行递归程序,在并行度较高时,X10派生的activity过多致使程序的并行性得不到很好实现的问题,通过限制activity的派生来降低activity的派生开销对程序性能的影响,并通过计算斐波那契数的程序进行了模拟。实验表明:限制activity的派生数目确实能够提高程序性能。
马新建[4](2012)在《最小二乘无网格法的改进及其拓展应用研究》文中进行了进一步梳理随着计算机技术、高性能并行计算技术和计算流体力学的飞速发展,数值模拟在流体力学研究方面发挥越来越大的作用。在实际工程问题中,存在大量具有复杂几何外形的飞行器,这种情况下结构或者非结构网格的生成都存在一定的困难或者花费较大的工作量。含有运动物体的非定常流动是现实中存在的复杂流动,求解包含运动边界的复杂流动,如多体分离、气动弹性、强迫振动、以及流体与结构的耦合等问题,是计算流体力学的一个难点。为了方便、更准确地获得复杂系统的近似解,需要开发和利用一些更强有力的数值技术。无网格方法就是近十几年来取得显著发展的这样一种技术,它只需要节点信息,不需要将节点连成单元,适合于复杂外形流场的计算。本文对二维最小乘无网格方法进行了改进,并将其应用于三维Euler方程和N-S方程的求解,实现了三维复杂流场的最小二乘无网格数值模拟。首先对二维最小二乘无网格法的卫星点搜索方法、求解对称系数矩阵方程组的方法和耗散模型进行了改进,将其推广到三维。对基于正交等间距离散点分布的三维最小乘无网格方法计算精度进行了证明,在正交等间距离散点分布情况下,最小二乘无网格方法可以构造二阶精度格式,并给出了基于相同计算节点无网格方法与具有二阶精度差分方法计算结果的比较,两种不同方法计算结果基本吻合。基于非正交等间距分布的离散点,最小二乘无网格方法的计算精度在数学上还难以给出证明。选取具有解析解的典型算例,基于非正交等间距分布的离散点,采用无网格方法进行了求解,并将得到的结果与解析解进行了比较,在合适离散点数分布的情况下,误差较小,计算结果与解析解的相对误差在可接受范围之内。然后基于分区布点技术,采用高效的卫星点搜索方法,将本文改进的无网格方法应用于亚、跨音速剖面为NACA0012翼型的直机翼绕流、超音速标准弹丸绕流、B1AC2R常规导弹绕流等不同问题的求解,分别计算了标准弹丸、B1AC2R常规导弹超音速绕流的升阻力系数,并将数值结果与实验结果进行了比较。最后应用分区规则布点技术生成离散点,对DLR-F4翼身组合体的复杂流场进行了数值模拟,并将计算结果与实验及其它网格方法得到的计算结果进行了比较。在求解Euler方程的基础上,在其右端添加粘性项,对基于层流、S-A湍流模型的N-S方程分别进行了求解。在求解N-S方程时,其一阶导数的计算方法和求解Euler方程时一阶导数的计算方法完全相同。对于粘性项和热传导项的二阶导数,从一阶导数用同样的方法拟合得到。对于复杂外形的计算流场,同样采用分区布点技术,边界层离散点采用层推进的方法生成。基于N-S方程,对亚、跨音速下剖面为NACA0012翼型的直机翼及超音速下某空心弹丸流场进行了模拟,并与其它文献中的计算结果进行了比较。最后基于S-A湍流模型,对DLR F4翼身组合体和某翼身融合体绕流流场进行了求解,并将计算结果与实验结果和其它网格方法得到计算结果进行了比较分析。借鉴非结构重叠网格方法的思想,在无网格方法的基础上,提出了一种求解含运动物体非定常流场问题的方法——重叠点云法。首先采用具有解析解的活塞问题对重叠点云法进行了验证。其次将重叠点云方法成功应用于边界小尺度位移的NACA0012翼型俯仰振动和大尺度位移的运动圆球绕流非定常流场的求解。最后,对接触体脱离导致流场拓扑结构改变的非定常流场采用重叠点云方法进行了模拟,计算结果比较准确地展现了非定常流场的流动特性。无网格方法与基于网格的算法在计算效率上相比还不具备竞争性,与基于结构网格的算法相比,无网格算法需要占用更多的计算机资源,特别是在求解非定常问题时,无网格方法会耗费较多的机时,必须对计算程序进行并行算法设计才能提高程序的运算速度和解决实际问题的有效性。为了提高无网格方法的计算效率,对无网格并行算法进行了研究。针对无网格算法的计算特点,提出了基于多块离散点分布的并行算法,建立了合理的离散点分区策略,基于分区信息文件设计了通用的信息通信准则,给出了无网格及重叠点云法并行算法实施的具体方案,并成功应用于定常以及含运动物体导致拓扑结构改变非定常流场的计算。无网格方法彻底摈弃了传统网格方法中的单元信息,以“点云”代替,具有布点灵活、适合处理复杂外形等优势。在非定常动边界流动的数值模拟中,采用重叠点云方法只涉及到离散点的运动,不存在传统网格方法中网格拉伸和扭曲变形的限制,适合于各种位移尺度、拓扑结构改变流场的数值模拟,对无网格算法的并行设计,提高了无网格方法的计算效率。无网格方法为解决具有复杂几何外形流场数值模拟和含运动边界导致流场拓扑结构改变非定常问题的数值模拟开辟了一条新的途径,具有良好的应用前景。
杨文军[5](2016)在《航空发动机叶盘系统的多场耦合振动特性及优化设计研究》文中研究说明叶盘系统作为航空发动机的关键零部件,其工作条件十分复杂,承受着气动力、离心力、热应力、振动等综合作用。叶盘系统故障是航空发动机最常见的故障之一,保证其安全可靠地运行是至关重要的。航空发动机日益向高负荷、高效率和高可靠性的趋势发展,同时叶片的材料越来越轻薄,这就使得发动机内部气动压强和温度载荷对叶盘结构的影响大大增加,导致叶片的振动问题越来越显著。一旦航空发动机的叶盘系统发生故障,所引起的事故是严重的,甚至是灾难性的。因此,综合考虑气动、温度和叶盘结构的耦合作用,对航空发动机的气动稳定性和结构强度具有重要的意义。目前,航空发动机的设计与研究广泛采用单一物理场叶盘转子模型,分别对叶盘系统的气动、传热、结构强度和振动特性等进行分析。也就是说仅对各物理场进行单学科的离散分析,通过不断地调试和反复设计优化,从而最终达到航空发动机的性能要求。但这样导致研制周期过长、成本过高,还不能准确地模拟航空发动机真实的工作状态。随着现代航空工业的迅猛进步,对飞机的工作性能提出了更高的要求,原有的航空动力技术已不能满足航空发动机设计的需要。故亟需针对现有航空发动机设计上的不足和问题,提出新的设计分析手段,充分考虑气动、传热和结构耦合作用的影响。本文以航空发动机叶盘系统为研究对象,开展了多场耦合动力学特性分析及优化设计研究,其中涉及叶盘系统的结构振动、三维流场特性、耦合界面载荷传递方法、多场耦合动力学和优化设计等方面的内容。主要研究内容和成果如下:1.基于循环对称分析技术,采用群论算法建立了叶片轮盘系统的运动方程,求解了叶盘系统的振动模态。同时对叶盘系统的振动特性进行了实体仿真,分析了叶盘系统的共振特性,讨论了叶片展弦比对叶盘系统振动特性的影响。结果表明:群论算法求解的模态与有限元软件计算的结果吻合良好;叶盘系统的各低阶固有频率远离相应的激振频率,不会发生共振;叶片展弦比λ的增加,降低了叶片的弯曲振动频率,但对叶片扭转振动的影响比较复杂。2.考虑了压气机转静干涉的影响,对航空发动机压气机转子内部的三维流场进行了CFD模拟,分析了转静干涉的作用过程,研究了压气机转子叶片表面的非定常气动载荷分布规律。并讨论了压比、转速及静动叶片数之比对转子叶片表面非定常气动载荷的影响。结果表明:转静干涉使得动叶前缘形成了较主流区速度较低的不均匀流场;动叶表面非定常脉动压强的主导频率为转静干涉频率的倍频;干涉周期T内动叶压力面和吸力面气动载荷的变化规律呈相反趋势。3.针对多场耦合界面载荷的传递问题,引入了 Kriging插值模型,讨论了不同变异函数在耦合界面载荷传递中的精度,并与RSM响应面法的插值结果进行了比较,验证了 Kriging插值法在耦合界面载荷传递中的优越性。编写了气动压强、温度载荷以及结构变形的传递程序,实现了多场耦合界面载荷的传递。结果表明:基于高斯模型的Kriging插值在耦合界面载荷传递中最为准确;且压力面载荷的传递精度要高于吸力面载荷的传递精度;插值前后耦合界面载荷的分布图吻合良好,能够满足多场耦合动力学的计算要求。4.基于Kriging模型的耦合界面载荷传递方法,建立了叶盘系统的多场耦合动力学模型,实现了压气机叶盘系统多物理场之间的耦合迭代求解。同时,集成了压气机叶盘系统多场耦合动力学分析软件,讨论了多场耦合作用下叶盘系统的振动特性。结果表明:对叶片变形、应力水平起主要作用的是离心载荷;气动压强、温度载荷引起的弯曲应力可以抵消一部分离心载荷引起的弯曲应力;温度载荷降低了叶盘系统的固有频率,增大了叶盘系统振动的可能性。5.利用静频试验、二分法和有限元分析相结合的方法,实现了失谐叶片参数的识别。基于叶盘系统的多物理场耦合分析方法,分别以谐调和失谐叶盘系统为研究对象,讨论了气动载荷对叶盘系统振动特性的影响。结果表明:刚度失谐导致叶盘系统各扇区叶片之间的振动位移和应变能出现明显的差异性;气动载荷使得谐调叶盘系统的振动增大,加剧了失谐叶盘系统振动的不均匀性;气动载荷作用下叶盘系统的最大位移和应力主要位于叶片固有振动频率区域。6.以叶盘系统的多物理场耦合分析方法为基础,根据多学科优化设计理论,开展了压气机叶盘系统的多学科优化设计。选取叶型设计参数和各学科优化目标,基于Isight软件,结合拉丁超立方试验设计,拟合了Kriging近似模型,采用多岛遗传优化算法,对压气机叶盘系统进行了多学科优化设计。结果表明:建立的Kriging近似模型具有较高的精度,可以满足多学科优化设计的要求;经过迭代优化计算,压气机的等熵效率、最高温度、最大应力和变形得到了一定的改善。
邢亚虹[6](2016)在《基于网格法加速的配电网负荷预测和规划研究》文中提出本课题是山西省电力公司科技项目《运用贪婪法面对引入新元素城市的配电网规划及关键策略研究》的主要内容之一。随着我国城市配电网系统的不断升级,传统的电网规划方法已无法适应规模越来越庞大的配电网规划。进行配电网规划首先要进行负荷预测,但是目前常用的网格法负荷预测因其包含的数据量大、不确定因素多、涉及领域广等因素,极大地影响了预测速度和配电网规划的实施。因此,本文在建立贪婪法网格负荷预测模型的基础上,对网格法负荷预测的方法和速度进行改进。并在配电网规划方面,提出了将电网规划与市政规划紧密衔接的规划方法,加强了电网规划方案制定的可行性。论文在网格法负荷预测方面。首先,提出了纵向的网格划分方法,以城市用地重新划分为基础、以每个片区的总体负荷密度为标准,对负荷预测参数进行了归一化计算,使网格法负荷预测数据量压缩了近32%,从而极大的加快了预测速度,并将其应用于2020年某市典型区4个片区的网格法负荷预测,实现了负荷预测整体数据处理量的压缩和负荷预测的初加速。其次,建立了基于网格法和贪婪法相结合的负荷预测模型。该模型通过局部最优决策得到全局最优解,提高了算法执行的效率,达到进一步加快网格法预测速度的目的。同时,在Matlab平台上开发了贪婪法加速负荷预测软件,实现了原始数据的导入、贪婪选择、人机合作、负荷密度结果的报表输出功能。应用该软件对典型区不同用地类型做出负荷预测,同时进行误差分析,误差分析结果表明:网格法和贪婪法相结合的负荷预测方法对单一的网格法在缩小误差方面有明显改进。论文在电网规划方面。首先,开发了基于市政规划图的供电区域划分平台,重点结合负荷密度和市政规划,对配电网供电区域进行了划分。提出了基于图像处理的市政规划图分割方法,在Matlab平台上建立了直方图分割模型,区分了负荷级别,并应用在了某市市政规划图上,进而根据重载区、轻载区、安全区域重新将供电区划分为A、B、C区。这一新的划分方法避免了在电网规划中与市政规划部门重复或者相互冲突的规划结果,从而极大地提高了配电网规划工作的效率和水平。其次,本文根据供电区域划分情况并结合实际,选择合适的供电模式,形成了电网规划方案。采用布线方式模式化,设计出基于各供电区域的典型供电模式及电网规划方案。以某市10k V网架规划为例,对不同的供电分区进行了电网结构和线路的选择,分别从加强线路联络率、提高“N-1”通过率、满足线路供电半径等方面对网架结构分三步走进行规划,最终形成双环网、双电源开闭所标准供电模式。规划成果表明,该规划方法符合电网的精细化、集约化发展的要求,并且可行性较强,对电网规划有重要的指导作用。该项目已通过了山西省电力公司的项目评审,并在该供电公司实际应用,应用效果良好,具有一定的推广价值。
徐亮亮[7](2018)在《无网格方法非均匀场节点处理、并行加速与压缩存储方法》文中进行了进一步梳理随着计算机技术的蓬勃发展,有限元和有限差分等数值模拟方法已经在各种实际问题中得到广泛的应用,与此同时另一种建立在场节点基础之上的数值计算方法——无网格法也在逐渐的发展起来。因为其无需网格单元,能够消除网格依赖等所带来的种种困难,所以得到部分学者的青睐。本文针对局部弱式的无网格法,采用基于多核CPU和众核GPU的并行计算技术和高效的内存存储策略来提高无网格法的计算效率,为无网格方法在较大规模计算中的应用提供基础;并研究了其问题域采用非均匀分布的场节点来离散时,场节点的局部积分域和积分点的局部支持域的确定方法。并本文的主要研究内容和成果概括为以下三个方面:(1)对无网格法求解步骤进行可并行性分析,对其组装刚度矩阵、求解系统方程等关键步骤应用高效的内存存储策略、多核CPU和众核GPU的高速并行计算技术,验证了无网格法优化之后的准确性,并测试了较大规模计算对时间的消耗情况,显著提高了无网格法数值计算效率。(2)无网格法分析实际问题时,其问题域往往采用非均匀分布的场节点来表示,本文针对问题域中非均匀分布的场节点,研究了多种确定场节点的局部积分域和积分点的局部支持域的方法,并对这些确定局部域的方法进行定性和定量两方面的分析。另外对具有复杂几何形状的问题域,提出了积分点与问题域位置关系的判别方法。(3)利用考虑非均匀场节点的高性能无网格法计算程序,对露天矿坑端帮开采带来的岩土体稳定性问题进行了计算。初步分析了在重力的作用下矿山边坡岩土体的位移和应力分布情况,对可能出现的危险滑移进行了判断。
贾欢[8](2016)在《大规模结构高效静气弹多学科优化设计研究》文中提出现代飞机结构的轻量化需求使得机翼柔度变大,静气弹效应愈加显著。传统工程结构设计优化往往只考虑结构本身的强度刚度性能,并未直接考虑静气弹效应带来的诸如飞机升力效率、副翼效率、焦点位置变化等影响,这使得无法获得满足不同学科需求的最佳结构。随着现代飞机结构更精细化设计以及更深层次挖掘结构潜能的需求,结构设计变量的数量和各学科模型的规模越来越大,结构静气弹多学科优化方法在处理这种大规模优化问题时面临着求解效率低、计算代价大以及导数信息获取困难等挑战,这限制了飞机结构的进一步精细优化设计。本文旨在通过改进亚声速工程面元法求解精度,提高静气弹求解效率以及构造静气弹设计敏度算法等,与大规模结构优化方法结合,力图解决大规模结构静气弹多学科优化面临的技术难点,主要研究工作如下:为着实现机翼弹性气动载荷的高效率与高精度计算,针对高精度计算流体力学(CFD)方法计算耗时过长的矛盾,本文采用工程处理观点,提出了一种改进的亚声速工程面元法—分段精细修正面元法。技术途径为:采用多个迎角下的刚性机翼高精度CFD气动力数据,进行工程面元法的分段修正,获取多段修正因子矩阵;同时,将机翼弹性变形的下洗分段,利用所获取的修正因子矩阵提高机翼弹性气动载荷的计算精度与效率。为进一步提高分段精细修正面元法计算精度,本文提出了一种面元网格划分优化算法,该算法以机翼面元展向和弦向划分数目为优化变量,以静气弹计算中机翼在一较大弹性变形下的高精度CFD气动力数据为基础,在ISGHIT软件平台上对面元网格实现最优划分,使得最优面元网格划分下的修正面元法弹性气动载荷计算结果与高精度CFD结果更为接近。为提高气动与结构耦合界面的数据传递精度与效率,本文采用数值精度高、适应性好的基于径向基函数(RBF)数据传递方法,并对其紧支半径以及传递节点及其数量提出了选择规则,提高了RBF方法的计算效率。工程中的静气弹性能往往采用简单定义,不能完全反映静气弹效应给飞机气动效率及操稳特性带来的影响。本文采用静气弹性能的精确定义并利用复步长求导方法,结合分段精细修正面元法构造了求解升力效率、副翼效率、焦点弦向位置变化率的高效算法,完成了算法程序设计。其中,提出一种双重迭代计算副翼效率的方法,不但能准确求解副翼效率还能计算飞机定常滚转速率,充分反映了机翼弹性和副翼偏角给飞机滚转机动性能带来的影响。为了给予设计者更多的参考信息,本文还提出了弹性升力迎角补偿算法以及弹性滚转速率副翼偏角补偿算法,以求得定载与定速滚转情况下的迎角补偿量与副翼偏角补偿量;同时,设计了机翼发散速度与反效速度的低阶估算算法。基于梯度信息类的优化算法是大规模结构数值优化常用的一种高效算法,为了给予这类优化方法导数信息支持,本文利用所提出的分段精细修正面元法构造了静气弹设计敏度半解析算法,并采取多项措施提高其计算效率。为适应大规模结构静气弹多学科优化程序的模块化组织,本文编写了求解高效、读写规范的静气弹求解程序模块,并通过OPENMP并行技术进一步提高了程序计算效率。通过M6机翼静气弹性能算例考察,并与高精度CFD数据、NASTRAN软件计算结果比较,表明本文提出的多项静气弹性能求解算法以及程序设计具有精度高、效率好的技术优势。最后,综合分析了结构静气弹多学科优化的原理与特点,并利用.MASS文件实现不同工况下不同集中质量加载。文中总结了工程中常用的结构设计约束,阐述了本课题组开发的大规模结构优化程序中的数值优化算法以及约束筛选、变量降维、文件组织、并行处理等核心技术。在该程序基础上,本文完成了静气弹性能约束的并入集成,形成了大规模结构静气弹多学科优化程序。在此工作基础上,本文对一飞翼无人机结构采用699个设计变量,施加4种强度设计工况、2种飞行工况以及近10种约束,进行了结构静气弹多学科数值优化计算,并对优化结果进行了分析校验。结果表明本文采用的大规模结构静气弹多学科优化方法计算高效,并减少结构重量15.66%,优化结果满足工程约束。另外,通过5种不同的约束组合进行结构多学科优化结果比较,分析了各约束对结构重量的影响,以助于发掘结构设计规律。
李双蓓[9](2012)在《压电智能结构分析的新方法研究及其应用》文中进行了进一步梳理由于智能结构具有自诊断、自适应、自修复等卓越功能,随着研究的不断深入和理论的成熟,现已从航空和军界应用,逐渐被拓展到土木工程、船舶、汽车等行业中,并且在航空、航天、潜艇、高速列车、汽车、桥梁、水坝、建筑等结构的健康监测、损伤自愈合及振动、噪声和形状控制等方面展现出良好的应用前景。近年来智能材料结构的研究应用已经引起世界各主要发达国家的极大重视,被列为优先发展领域和优先培育的21世纪高新技术产业之一。压电材料具有频响范围宽、响应速度快、密实度大、精确度高、良好的线性行为等优点,既可制成传感器又可制成驱动器,通过正逆压电效应来实现智能控制。许多学者对压电材料智能结构开展了大量的基础和应用研究,并已取得了丰富的研究成果。目前,对压电智能结构的研究内容主要包括:耦合理论;形状控制;振动控制;噪声控制;优化分析;故障诊断和监测;分析方法研究及试验研究等。本文基于广西大学秦荣教授创立的样条无网格方法和QR方法分别对压电智能复合材料层合板、压电框架结构建立新的分析模型,对压电智能结构静变形控制、形状最优控制、压电材料参数识别、振动主动控制展开研究。研究的主要工作和创新点如下:1.基于高阶剪切变形理论和-Iamilton变分原理,采用样条无网格方法,建立了压电智能复合板静变形分析的新模型,推导了样条无网格法刚度矩阵;基于样条无网格离散模型对压电驱动器驱动电压的灵敏度和对驱动器铺设位置的灵敏度,建立了压电智能板形状最优控制模型。通过设计不同的压电驱动器对各种边界条件、不同基体材料的压电层合板进行静变形控制和形状最优控制的算例分析,结果表明本文建立的新模型正确,能够有效的控制结构变形。样条无网格法具有精度高、输入简单、运行效率高、处理边界条件简便等优点。2.对压电智能层合板的变形控制进行了解析法研究,提出了符合压电材料正逆压电效应特性的压电层表面的电学边界条件。针对考虑一阶剪切影响的四边简支压电层合板,根据电学平衡方程及电学边界条件推导得到了压电层沿厚度方向电势分布为双曲函数的变化规律。算例讨论了压电层合板在机械荷载和电荷载作用下的变形、电势分布,并对结构变形进行了开环和闭环控制,结果表明推导的解析解与样条无网格解能够互相印证,吻合很好。由于单片压电驱动器控制力不足,为了提高驱动效率,对书本式压电驱动器驱动力的解析解进行了公式推导,建立了压电片层数n与压电驱动器的驱动力Mxp非线性的量化关系。算例分析表明,书本式压电驱动器的控制效果较好,能够应用于压电层合板及钢框架结构的变形控制中。3.建立了压电材料参数识别分析的新模型。将材料参数识别的问题转化为极小化目标函数的问题,目标函数定义为测量位移与样条无网格法计算的相应位移之差的平方和;推导了基于样条无网格法求解位移值相对于材料各参数导数的灵敏度计算公式,采用基于信赖域技巧的Levenberg-Marquardt方法极小化目标函数;在参数识别过程中,以样条无网格方法计算的理论位移为真值,以给定方差下的随机正态分布数据模拟带误差的测量位移。研究了压电复合材料板分别在机械荷载及电荷载作用下,基体材料和压电材料的参数识别问题,算例表明本文提出的材料参数识别方法具有较高的精度和较好的稳定性,是行之有效的。4.基于高阶剪切变形理论,推导了一种新的可以考虑剪切影响、压电效应、初始几何缺陷及P-△效应的压电智能梁柱单元。当不考虑剪切影响和压电效应时,新单元的刚度矩阵可以退化为线弹性情况下的单刚形式;通过引入初始几何缺陷影响系数的方法,可将初始几何缺陷与P-△效应联合分析,建立了相应的单元几何刚度矩阵。算例结果表明新单元模型正确,为压电智能框架结构建模奠定了理论研究基础。5.基于新的压电智能梁柱单元刚度矩阵,采用样条QR方法建立了压电智能框架结构的动力分析新模型;利用模态控制理论,运用LQR最优控制方法,建立了压电智能框架结构振动主动控制计算模型;将压电堆式驱动器布置在框架结构柱上,对压电钢框架结构进行了振动主动控制仿真分析,讨论了结构的P-△效应和初始几何缺陷对结构自振频率及控制力的影响。算例结果表明,本文建立的分析模型能够有效的抑制结构的振动;考虑P-△效应和初始几何缺陷后,结构的自振频率减小,控制电压明显增加,说明这两个因素对结构振动主动控制的影响是不可忽略的,分析初始几何缺陷和P-△效应对结构振动控制的影响很有意义。本文进行了大量的数值模拟计算,将基于新方法的分析结果与解析解和有限元解进行了比对,结果表明建立的新模型是正确和有效的,具有输入简单、计算精度高、稳定性好、物理概念清晰、处理边界条件方便、计算量少,运行速度快等优点。本文采用新方法对压电智能复合材料层合板及钢框架结构开展形状控制、振动控制、优化分析以及参数识别的理论研究和仿真分析,具有重要的理论和现实意义,提出的分析方法及得到的结论具有参考价值。
曹文辉[10](2014)在《无网格法及其在金属塑性成形中的应用》文中进行了进一步梳理金属塑性成形技术在机械产品制造过程中起着至关重要的作用,它不仅具有高效、稳定以及节材的特点,并且能有效地改善工件的组织性能。随着数值计算方法与计算机技术的不断发展,有限元模拟技术已经在金属塑性成形分析中取得了广泛的应用。但是金属塑性成形是一个非常复杂的物理过程,而有限元法是-种基于网格的数值方法。当工件变形达到一定程度时,有限元网格将产生畸变,严重影响计算精度,甚至导致计算终止,因此必须进行网格重划分处理。而网格重划分不仅耗时,降低计算精度,而且在三维问题中的实现非常困难。为了解决传统有限元法在大变形问题分析中的缺陷,提出了一种新的数值方法,即无网格法。该方法只需节点信息以及边界条件的描述,因此可以彻底消除或部分消除网格信息,避免了网格畸变的问题,在大变形问题分析以及三维计算中具有广阔的应用前景。作为一种新颖的数值方法,无网格法在理论研究和工程应用领域还很不成熟,因此本文结合现有的文献,对无网格法理论进行了研究,并对无网格法在金属塑性成形中的应用做了一些有效的探索,主要研究内容如下:首先,介绍了无网格法的发展历史与国内外研究现状,总结了无网格法的特点、优越性以及目前存在的难点和问题。其次,对无网格法的关键技术进行了系统地阐述,利用FORTRAN语言编写了径向基点插值法(RPIM)和伽辽金无网格法(EFGM)的计算程序,并以二维悬臂梁作为研究对象,分析了形状系数、节点影响域、权函数以及高斯积分阶数等参数对这两种无网格法计算精度的影响,并确定了最佳的参数范围,为以后的理论分析提供了依据。然后,详细介绍了金属弹塑性理论知识,将无网格伽辽金法引入到该理论中,建立了弹塑性无网格法,并利用Taylor杆高速碰撞实验验证了弹塑性无网格法的准确性,结果显示,当影响域尺寸较大时,无网格法的计算精度要比有限元高。最后,利用所建立的弹塑性无网格法对圆柱体镦粗和H型钢轧制成形进行分析,并同有限元模拟过程进行了对比,结果表明,当变形量较小时,无网格法与有限元仿真结果非常接近;随着变形量地不断增加,有限元网格畸变严重,计算误差较大,而无网格法的节点分布仍然很均匀,应力应变分布非常光滑,体现了无网格法在大变形中的优越性。
二、整数优化(网格法)程序设计及应用(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、整数优化(网格法)程序设计及应用(论文提纲范文)
(1)基于组合策略的桥式起重机结构优化方法研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.1.1 从传统设计到优化设计 |
1.1.2 机械优化设计的发展概况 |
1.2 课题的提出 |
1.2.1 桥式起重机设计现状 |
1.2.2 桥式起重机结构优化的意义 |
1.3 课题研究的内容及技术路线 |
1.3.1 复合形法与正交网格法的研究与改进 |
1.3.2 组合算法及其在桥式起重机结构优化中的应用 |
第二章 桥式起重机设计数学模型 |
2.1 桥式起重机简介 |
2.1.1 桥式起重机基本工作原理 |
2.1.2 桥式起重机的分类 |
2.1.3 通用桥式起重机的桥架 |
2.2 桥架的载荷与计算组合 |
2.2.1 固定载荷 |
2.2.2 移动载荷 |
2.2.3 水平惯性载荷 |
2.2.4 偏斜侧向力 |
2.2.5 扭转载荷 |
2.2.6 载荷组合 |
2.3 桥式起重机箱形主梁设计 |
2.3.1 垂直载荷 |
2.3.2 水平载荷 |
2.3.3 主梁强度 |
2.3.4 主梁疲劳强度 |
2.3.5 主梁稳定性 |
2.4 桥式起重机箱形端梁设计 |
2.4.1 垂直载荷 |
2.4.2 水平载荷 |
2.4.3 端梁强度 |
2.4.4 端梁疲劳强度 |
2.4.5 端梁稳定性验算 |
2.4.6 端梁拼接验算 |
2.5 桥架结构的焊缝、刚度及拱度计算 |
2.5.1 主梁与端梁的连接计算 |
2.5.2 刚度计算 |
2.5.3 桥架的拱度计算 |
2.6 桥式起重机结构优化数学模型 |
2.6.1 确定设计变量和目标函数 |
2.6.2 建立约束方程 |
第三章 机械优化设计与组合策略研究 |
3.1 离散变量结构优化设计概述 |
3.1.1 离散变量结构优化设计的特点和难点 |
3.1.2 离散变量结构优化设计发展与分类 |
3.2 以复合形法为基础的离散复合形 |
3.2.1 复合形法简介 |
3.2.2 复合形法的改进 |
3.2.3 复合形法的优缺点 |
3.3 离散变量型正交网格法 |
3.3.1 正交试验设计 |
3.3.2 正交网格法 |
3.4 组合策略 |
3.4.1 全局最优化概述 |
3.4.2 组合策略 |
第四章 优化模块开发与工程实例 |
4.1 优化模块开发的目的与意义 |
4.2 优化设计模块程序结构与实现 |
4.2.1 桥式起重机CAD/CAE 系统软件类树设计 |
4.2.2 桥式起重机CAD/CAE 系统软件优化模块程序结构 |
4.2.3 桥式起重机CAD/CAE 系统软件优化模块简介 |
4.3 计算实例及程序运行结果 |
第五章 结论与展望 |
5.1 研究工作和结论 |
5.2 展望 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间所发表的论文 |
致谢 |
(2)无网格方法及其在边坡工程分析中的应用研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
目录 |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 边坡稳定性研究概况 |
1.3 边坡问题的分析方法 |
1.3.1 定性分析方法 |
1.3.2 定量分析方法 |
1.3.3 不确定性分析方法 |
1.4 本文的研究目的和主要工作 |
第二章 无网格方法 |
2.1 引言 |
2.2 无网格方法研究历史与进展 |
2.3 无网格法的基本原理 |
2.3.1 加权残量法 |
2.3.2 无网格法的近似方案 |
2.4 无网格方法与有限元法的区别 |
2.5 无网格方法的优点 |
2.6 无网格方法存在的主要问题 |
2.7 本章小节 |
第三章 无网格伽辽金法 |
3.1 引言 |
3.2 移动最小二乘法 |
3.2.1 移动最小二乘形函数 |
3.2.2 基函数 |
3.2.3 权函数 |
3.3 基本方程 |
3.4 本质边界条件的实现 |
3.4.1 Lagrange乘子法 |
3.4.2 修正变分原理 |
3.4.3 罚函数法 |
3.4.4 配点法 |
3.4.5 与有限元耦合方法 |
3.5 数值积分方案 |
3.5.1 节点积分 |
3.5.2 背景网格积分 |
3.5.3 有限元网格积分 |
3.6 本章小结 |
第四章 无网格伽辽金法程序设计及算例分析 |
4.1 引言 |
4.2 无网格伽辽金法程序设计 |
4.2.1 编程语言 |
4.2.2 程序设计 |
4.2.3 程序结构 |
4.3 程序设计中的相关问题 |
4.3.1 输入数据 |
4.3.2 计算点的支持域 |
4.3.3 节点的影响域 |
4.3.4 基函数和权函数 |
4.3.5 积分方案和背景网格 |
4.3.6 本质边界条件的实现 |
4.4 算例分析 |
4.5 小结 |
第五章 无网格伽辽金法在边坡工程中的应用 |
5.1 引言 |
5.2 边坡模型的建立 |
5.3 边坡模型计算程序设计 |
5.3.1 计算程序设计思路 |
5.3.2 体力向量的处理 |
5.3.3 不规则区域的背景网格积分 |
5.4 计算结果分析 |
5.5 计算结果的影响因素分析 |
5.5.1 节点分布密度对无网格精度的影响 |
5.5.2 节点影响域对无网格精度的影响 |
5.5.3 背景积分网格对无网格精度的影响 |
5.5.4 权函数对无网格精度的影响 |
5.6 小结 |
第六章 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
参考文献 |
附录 |
致谢 |
攻读硕士学位期间主要研究成果 |
(3)X10语言机制研究和实现优化(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 课题背景 |
1.2 相关研究介绍 |
1.2.1 并行语言的现状 |
1.2.2 并行编程模型 |
1.3 本文研究内容 |
1.4 论文结构 |
第二章 X10 的语言机制研究 |
2.1 X10 语言介绍 |
2.1.1 X10 的编程模型 |
2.1.2 X10 的并发与分布机制 |
2.2 与现有语言的比较 |
2.2.1 与当前主流语言的比较 |
2.2.2 与其它HPCS 语言的比较 |
2.2.3 与新型Go 语言的比较 |
2.2.4 X10 语言的问题 |
2.3 X10 语言的实现 |
第三章 X10 语言的运用 |
3.1 跟踪界面活动网格法 |
3.1.1 跟踪界面活动网格法简介 |
3.1.2 计算算法 |
3.2 算法实现 |
3.2.1 程序分析 |
3.2.2 X10 实现算法 |
3.3 实验验证 |
3.3.1 正确性验证 |
3.3.2 实现的比较以及性能测试 |
第四章 X10 语言实现优化 |
4.1 循环优化 |
4.1.1 循环展开简介 |
4.1.2 循环展开的设计实现 |
4.2 并行递归优化技术的研究 |
4.2.1 并行递归程序分析 |
4.2.2 优化技术研究 |
4.2.3 总结 |
第五章 测试与分析 |
5.1 测试环境 |
5.2 正确性验证 |
5.2.1 测试结果 |
5.2.2 测试结果分析 |
5.3 性能测试 |
结束语 |
工作总结 |
工作展望 |
致谢 |
参考文献 |
作者在学期间取得的学术成果 |
(4)最小二乘无网格法的改进及其拓展应用研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
目录 |
图表目录 |
主要符号说明 |
1 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.1.1 问题背景 |
1.1.2 项目支持 |
1.2 计算流体力学的发展 |
1.3 无网格法研究进展 |
1.4 求解含有运动物体非定常问题的网格方法 |
1.4.1 结构网格下求解包含运动边界问题的数值方法 |
1.4.2 非结构网格架构下的变形和局部网格重构方法 |
1.4.3 非结构重叠网格方法 |
1.5 本文的主要工作 |
2 最小二乘无网格算法基本原理简介 |
2.1 引言 |
2.2 "点云"的概念 |
2.3 拟合空间导数 |
2.4 紧支域与距离因子 |
2.5 精度分析 |
2.6 本章小结 |
3 Euler方程的无网格方法求解 |
3.1 引言 |
3.2 控制方程及其数值算法 |
3.3 边界条件 |
3.3.1 物面边界条件 |
3.3.2 远场边界条件 |
3.3.3 库塔-儒可夫斯基后缘条件 |
3.4 耗散模型 |
3.5 时间推进 |
3.6 加速收敛措施 |
3.6.1 当地时间步长 |
3.6.2 残值光顺 |
3.7 卫星点搜索方法 |
3.8 算例及结果分析 |
3.8.1 精度与误差算例分析 |
3.8.2 亚、跨音速来流绕NACA0012等剖面直机翼流场数值模拟 |
3.8.3 超音速旋成体弹丸气动系数计算 |
3.8.4 含复杂外形流场数值模拟 |
3.9 本章小结 |
4 N-S方程的无网格法求解 |
4.1 引言 |
4.2 控制方程及其数值方法 |
4.3 S-A湍流模型 |
4.4 边界条件及时间推进 |
4.5 算例及结果分析 |
4.5.1 压、跨音速流场数值模拟 |
4.5.2 绕空心弹丸超音速流场数值模拟 |
4.5.3 含复杂外形流场数值模拟 |
4.6 本章小结 |
5 无网格重叠点云算法 |
5.1 引言 |
5.2 重叠点云方法的基本原理 |
5.3 两种"待激活"点 |
5.4 算例及结果分析 |
5.4.1 验证算例(活塞问题) |
5.4.2 边界小尺度位移问题(NACA0012翼型俯仰振动) |
5.4.3 边界大尺度位移问题(运动圆球绕流) |
5.4.4 接触体脱离导致流场拓扑结构改变问题 |
5.4.5 膛口流场数值模拟 |
5.5 本章小结 |
6 无网格并行算法设计 |
6.1 引言 |
6.2 并行环境及并行性能度量 |
6.3 并行程序设计 |
6.3.1 分区策略 |
6.3.2 并行分区间信息通讯 |
6.4 卫星点搜索的特点及其并行搜索 |
6.5 定常问题的并行程序流程图 |
6.6 无网格重叠点云算法的并行算法设计 |
6.7 算例与结果分析 |
6.8 本章小结 |
7 论文总结 |
7.1 本文工作总结 |
7.2 本文创新点 |
7.3 未来展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录 |
(5)航空发动机叶盘系统的多场耦合振动特性及优化设计研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题来源、研究背景及意义 |
1.1.1 课题的来源 |
1.1.2 研究背景及意义 |
1.2 国内外研究现状及存在问题 |
1.2.1 叶盘结构振动的研究 |
1.2.2 非定常流场的仿真研究 |
1.2.3 耦合界面载荷传递方法研究 |
1.2.4 多场耦合动力特性的研究 |
1.2.5 多学科优化设计的研究 |
1.3 课题的研究内容及路线 |
1.3.1 研究内容 |
1.3.2 技术路线 |
第2章 基于循环对称分析技术的叶盘系统振动特性研究 |
2.1 叶片和轮盘质刚阵的建立 |
2.1.1 基本扇区的网格划分 |
2.1.2 建立单元的质刚阵 |
2.1.3 求解整体的质刚阵 |
2.2 基于群论算法的模态计算 |
2.2.1 叶盘系统的群论算法 |
2.2.2 模态求解及结果对比 |
2.3 叶盘系统振动特性的实体仿真 |
2.3.1 固有频率的求解 |
2.3.2 共振特性分析 |
2.4 叶片展弦比对振动特性的影响 |
2.4.1 叶片结构的设计与建模 |
2.4.2 叶片的固有频率分析 |
2.4.3 不同展弦比下振动特性的讨论 |
2.5 本章小结 |
第3章 考虑转静干涉效应的压气机三维流场的仿真与模拟 |
3.1 计算理论和数值方法 |
3.1.1 流场控制方程 |
3.1.2 有限体积法 |
3.2 模型及边界条件 |
3.2.1 物理模型 |
3.2.2 边界条件 |
3.3 压气机的三维流场特性分析 |
3.3.1 转静干涉对动叶流场的非定常扰动 |
3.3.2 转子叶片表面的非定常气动载荷分布 |
3.4 性能参数对转子叶片气动载荷的影响 |
3.4.1 压比 |
3.4.2 转速 |
3.4.3 静动叶片数之比 |
3.5 本章小结 |
第4章 基于Kriging模型的多场耦合界面载荷数据的传递 |
4.1 Kriging摸型插值方法 |
4.1.1 Kriging模型原理 |
4.1.2 最优线性无偏性估计 |
4.1.3 典型函数的Kriging模拟 |
4.2 Kriging模型载荷传递的精度分析 |
4.2.1 Kriging近似模型的误差检验 |
4.2.2 不同变异函数下Kriging模型的插值精度 |
4.2.3 与响应面RSM法的载荷传递精度对比 |
4.3 多物理场耦合界面的载荷传递 |
4.3.1 Kriging模型载荷传递的实现过程 |
4.3.2 流场气动压强和温度载荷向结构场传递 |
4.3.3 结构场叶片的变形向流场的传递 |
4.4 本章小结 |
第5章 叶盘系统的多场耦合振动特性分析与软件集成 |
5.1 多长耦合理论与动力学建模 |
5.1.1 叶盘系统多物理场耦合理论 |
5.1.2 多场耦合的动力学建模 |
5.2 多物理场耦合分析流程 |
5.2.1 压气机流场的三维CFD仿真 |
5.2.2 叶盘系统的热-结构耦合分析 |
5.2.3 叶盘系统的热-流-结构耦合分析 |
5.2.4 流场网格的更新与迭代计算 |
5.3 多物理场耦合分析模块的软件集成 |
5.3.1 Matlab GUI软件用户界面设计 |
5.3.2 基于Matlab软件的程序集成 |
5.3.3 多场耦合振动特性分析与讨论 |
5.4 本章小结 |
第6章 气动载荷作用下叶盘系统的失谐振动特性研究 |
6.1 基于静频试验的失谐参数识别 |
6.1.1 失谐参数的识别方法 |
6.1.2 叶片的静频试验 |
6.1.3 失谐参数的识别结果 |
6.2 失谐叶盘系统的振动强度分析 |
6.2.1 动力学建模及分析流程 |
6.2.2 忽略气动载荷的作用 |
6.2.3 考虑气动载荷的影响 |
6.2.4 结果讨论与分析 |
6.3 失谐叶盘系统的准静态振动特性分析 |
6.3.1 准静态分析方法 |
6.3.2 结果讨论与分析 |
6.4 失谐叶盘系统的瞬态振动特性分析 |
6.4.1 谐调叶盘系统的振动特性 |
6.4.2 失谐叶盘系统的振动特性 |
6.4.3 结果讨论与分析 |
6.5 本章小结 |
第7章 基于Isight软件的多物理场耦合分析与优化设计 |
7.1 多物理场耦合优化设计概述 |
7.1.1 协同优化方法 |
7.1.2 多目标优化设计 |
7.2 参数化建模和多场耦合模块集成 |
7.2.1 叶片和流场的参数化建模 |
7.2.2 多物理场耦合模块的集成 |
7.3 Kriging近似模型的建立 |
7.3.1 拉丁超立方试验设计 |
7.3.2 建立Kriging近似模型 |
7.4 基于Isight软件的多学科优化设计 |
7.4.1 Isight优化设计平台简介 |
7.4.2 多岛遗传智能优化算法 |
7.4.3 多场耦合优化设计分析 |
7.5 本章小结 |
第8章 结论与展望 |
8.1 论文工作总结 |
8.2 论文的创新点 |
8.3 研究展望 |
参考文献 |
致谢 |
攻读博士学位期间发表论文和科研情况 |
个人简介 |
(6)基于网格法加速的配电网负荷预测和规划研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 课题研究的背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 国内外配电网规划研究现状 |
1.2.2 国内外负荷预测研究现状 |
1.3 本文研究内容 |
第二章 基于网格法负荷预测的机理研究 |
2.1 网格法负荷预测理论分析 |
2.1.1 网格法负荷预测理论 |
2.1.2 纵向网格划分 |
2.1.3 拟合网格负荷增长曲线 |
2.2 网格法预测的参数优化 |
2.2.1 城市用地重新划分 |
2.2.2 预测参数的归一 |
2.3 典型区网格法负荷预测的应用 |
2.4 本章小结 |
第三章 基于贪婪法的网格负荷预测模型的建立及软件开发 |
3.1 贪婪算法模型的建立 |
3.1.1 贪婪算法的实现要素 |
3.1.2 贪婪算法的流程设计 |
3.2 贪婪法加速负荷预测软件的开发 |
3.2.1 贪婪法加速网格负荷预测的实现 |
3.2.2 贪婪法加速模型软件开发 |
3.3 贪婪法负荷预测加速软件的应用及误差分析 |
3.4 本章小结 |
第四章 基于市政规划图的供电区域划分 |
4.1 供电区域划分指标体系 |
4.2 基于市政规划图的供电区域划分平台的开发 |
4.2.1 市政规划图的分割方法 |
4.2.2 基于直方图的分割模型的建立 |
4.2.3 基于市政规划图的供电区域划分平台的开发及应用 |
4.3 某市供电区域划分实例分析 |
4.4 本章小结 |
第五章 基于供电区域划分的电网规划方法 |
5.1 典型供电模式的提出 |
5.1.1 供电模式制定 |
5.1.2 基于供电区域划分的电网规划设计 |
5.2 10kV及以下电网规划 |
5.2.1 规划目标 |
5.2.2 电网结构及线路选择 |
5.2.3 典型接线模式分析比较 |
5.2.4 10kV网架规划 |
5.3 本章小结 |
第六章 总结与展望 |
6.1 本文工作总结 |
6.2 未来工作展望 |
参考文献 |
致谢 |
攻读硕士学位期间发表的学术论文 |
(7)无网格方法非均匀场节点处理、并行加速与压缩存储方法(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
1 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 无网格法国内外研究现状 |
1.2.1 高性能无网格方法研究 |
1.2.3 非均匀场节点处理方法研究 |
1.3 本文主要研究内容及技术路线 |
2 基于局部弱式的无网格方法概述 |
2.1 无网格方法定义 |
2.2 局部径向基点插值法 |
2.2.1 构造形函数 |
2.2.2 组装系统方程 |
2.3 求解流程 |
2.4 小结 |
3 并行加速与压缩存储策略研究 |
3.1 研究概述 |
3.2 无网格法并行加速策略及程序实现 |
3.2.1 并行组装总刚矩阵 |
3.2.2 并行施加边界条件 |
3.2.3 并行求解系统方程组 |
3.3 无网格法存储压缩策略及程序实现 |
3.3.1 稀疏矩阵压缩存储格式 |
3.3.2 基于COO格式的系统刚度矩阵组装 |
3.3.3 基于CSR格式的系统方程组求解 |
3.4 计算精度验证 |
3.4.1 立方柱体计算模型 |
3.4.2 简单边坡计算模型 |
3.5 计算效率验证 |
3.5.1 验证环境及数据 |
3.5.2 结果分析 |
3.6 小结 |
4 非均匀场节点处理方法及程序实现 |
4.1 研究内容概述 |
4.2 无网格法支持域确定方法分析 |
4.2.1 圆形/球形支持域 |
4.2.2 多边形/多面体支持域 |
4.2.3 评价分析 |
4.3 积分域确定方法分析 |
4.3.1 矩形/长方体积分域 |
4.3.2 多边形/多面体积分域 |
4.3.3 评价分析 |
4.4 边界外积分域的处理办法 |
4.4.1 积分域压缩法 |
4.4.2 积分点舍弃法 |
4.5 数值算例验证 |
4.5.1 三维立方柱 |
4.5.2 三维简单边坡 |
4.6 小结 |
5 应用实例 |
5.1 矿山概况 |
5.2 建立计算模型 |
5.3 结果分析 |
5.4 小结 |
6 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录 |
(8)大规模结构高效静气弹多学科优化设计研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 静气弹问题研究发展及现状 |
1.2.1 飞机中的静气弹问题 |
1.2.2 定常气动力计算方法的发展历程 |
1.2.3 耦合界面数据传递方法的发展历程 |
1.3 多学科优化的发展以及目前遇到的挑战 |
1.3.1 多学科优化发展概述 |
1.3.2 大规模结构静气弹多学科优化目前遇到的挑战 |
1.4 本文研究内容及章节安排 |
1.4.1 本文研究内容 |
1.4.2 论文章节安排 |
第二章 弹性气动载荷的工程面元方法及其精细修正 |
2.1 静气弹弱耦合数值方法及其在结构静气弹多学科优化中存在的问题 |
2.2 工程面元法及其数值计算 |
2.2.1 小扰动速度势方程及基本解方法 |
2.2.2 常涡板法 |
2.2.3 面元划分与下洗计算 |
2.3 气动与结构网格间的数据传递算法 |
2.3.1 径向基函数载荷位移传递方法 |
2.3.2 紧支半径选取原则与节点筛选算法 |
2.4 分段精细修正面元法与面元网格划分优化算法 |
2.4.1 斜率修正法 |
2.4.2 分段修正的[AIC]矩阵计算 |
2.4.3 高精度CFD数据库的组织 |
2.4.4 面元网格划分优化算法 |
2.5 本章小结 |
第三章 静气弹性能数值计算及弹性效应估算 |
3.1 弹性机翼气动载荷f_s'的数值计算 |
3.1.1 弹性机翼气动力f_s'的算法原理 |
3.1.2 函数E的求解 |
3.1.3 交替迭代过程中的加速收敛算法 |
3.2 复步长求导方法 |
3.3 升力效率的数值计算 |
3.4 副翼效率及其指标的数值计算 |
3.4.1 副翼效率与其指标的定义 |
3.4.2 副翼效率的数值计算 |
3.5 焦点弦向位置变化率 |
3.6 弹性载荷补偿算法 |
3.6.1 弹性机翼升力迎角补偿算法 |
3.6.2 弹性机翼滚转速率副翼偏角补偿算法 |
3.7 反效速度与发散速度估算 |
3.7.1 发散速度估算算法 |
3.7.2 反效速度估算算法 |
3.8 本章小结 |
第四章 静气弹设计敏度导数及算法程序设计 |
4.1 弹性气动载荷f_s'关于设计变量b_j的导数 |
4.1.1 弹性气动载荷f_s'关于设计变量b_j的导数算法 |
4.1.2 C矩阵、M矩阵、dC/db_j以及d[AIC]_r/dDW的求解 |
4.2 升力效率关于设计变量b_j导数的半解析解 |
4.3 副翼效率指标对设计变量b_j导数的半解析解 |
4.4 焦点弦向位置变化率关于设计变量b_j导数的半解析解 |
4.5 静气弹性能及其设计敏度导数算法编程及组织 |
4.5.1 输入输出文件的组织 |
4.5.2 算法模块 |
4.5.3 OPENMP并行处理 |
4.6 本章小结 |
第五章 三维机翼静气弹性能数值算例 |
5.1 刚性M6机翼气动力计算 |
5.1.1 刚性M6机翼高精度CFD气动力计算 |
5.1.2 M6机翼面元模型 |
5.1.3 刚性M6机翼不同气动力计算方法结果比较 |
5.2 弹性M6机翼气动力计算与面元网格优化 |
5.2.1 弹性M6机翼不同气动力计算方法结果比较 |
5.2.2 面元网格优化验证 |
5.3 M6机翼静气弹性能计算 |
5.3.1 M6机翼有限元模型 |
5.3.2 M6机翼气动弹性参数计算 |
5.3.3 机翼滚转速率计算验证 |
5.4 静气弹性能关于设计变量的导数 |
5.5 本章小结 |
第六章 大规模结构静气弹多学科优化算法程序设计 |
6.1 结构静气弹多学科优化设计原理 |
6.2 结构性能约束 |
6.2.1 结构刚强度约束 |
6.2.2 结构静气弹性能约束 |
6.2.3 结构工艺约束 |
6.3 大规模结构优化中的主要算法技术 |
6.3.1 并行新型块对角BFGS增广乘子法 |
6.3.2 设计变量降维技术 |
6.3.3 约束筛选技术 |
6.4 大规模结构静气弹多学科优化程序及文件组织 |
6.4.1 程序功能流程 |
6.4.2 数据文件组织 |
6.4.3 算法模块 |
6.4.4 MPI并行环境的构建 |
6.5 本章小结 |
第七章 无人机结构静气弹多学科优化分析 |
7.1 无人机模型介绍 |
7.1.1 无人机有限元模型 |
7.1.2 无人机高精度CFD计算 |
7.1.3 无人机最优面元划分 |
7.1.4 载荷及位移传递节点选择 |
7.2 无人机结构设计变量分区与多学科优化约束 |
7.2.1 结构设计变量分区 |
7.2.2 多学科载荷工况 |
7.2.3 多学科约束设置 |
7.3 无人机结构多学科优化结果 |
7.3.1 约束情况一优化结果(结构强度工况) |
7.3.2 约束情况二优化结果(结构强度工况) |
7.3.3 约束情况三优化结果(结构强度工况) |
7.3.4 约束情况四优化结果(结构静气弹多学科工况) |
7.3.5 约束情况五优化结果(结构静气弹多学科工况) |
7.4 多学科优化结果校核与空载落地构形求解 |
7.4.1 结构强度校核 |
7.4.2 静气弹性能校核 |
7.4.3 无人机空载落地构形求解 |
7.5 本章小结 |
第八章 总结与展望 |
8.1 全文工作总结 |
8.2 主要创新点 |
8.3 工作展望 |
参考文献 |
致谢 |
攻读博士学位期间发表的学术论文与参加科研情况 |
(9)压电智能结构分析的新方法研究及其应用(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 智能材料与智能结构 |
1.2.1 智能材料的分类和特点 |
1.2.2 智能结构的组成 |
1.2.3 压电驱动器及其布置方式 |
1.3 智能材料与智能结构的应用及发展前景 |
1.4 压电智能结构分析方法研究现状 |
1.4.1 解析法 |
1.4.2 有限元法 |
1.4.3 样条函数法 |
1.4.4 边界元法 |
1.4.5 实验法 |
1.5 形状控制研究现状 |
1.6 智能框架结构振动控制研究现状 |
1.7 材料参数识别研究现状 |
1.8 本文主要研究内容 |
参考文献 |
第二章 基本理论 |
2.1 引言 |
2.2 三次B样条函数的构造与性质 |
2.3 三次B样条函数的数值计算 |
2.4 样条有限点法及样条无网格法 |
2.5 样条插值基函数的构造 |
2.6 QR法基本原理 |
2.6.1 构造位移函数 |
2.6.2 建立结构样条结点位移向量与单元结点位移向量之间转化关系 |
2.6.3 利用变分原理建立QR法平面框架刚度方程 |
2.7 压电材料:工作机理及本构关系 |
2.7.1 压电效应 |
2.7.2 压电本构关系 |
2.8 本章小结 |
参考文献 |
第三章 压电智能层合板分析的样条无网格法 |
3.1 引言 |
3.2 压电智能层合板样条无网格法动力模型建立 |
3.2.1 智能线弹性—压电本构关系 |
3.2.2 位移模式 |
3.2.3 几何方程 |
3.2.4 压电智能复合材料板样条插值函数选取 |
3.2.5 建立压电智能复合材料板动力方程 |
3.3 压电智能层合板变形控制模型 |
3.3.1 开环控制 |
3.3.2 闭环控制 |
3.4 压电智能复合材料板的动力特性计算 |
3.5 压电智能复合材料板样条无网格法刚度矩阵 |
3.5.1 复合材料基板刚度矩阵 |
3.5.2 压电层机械刚度矩阵 |
3.5.3 压电层机电耦合刚度矩阵 |
3.5.4 压电层自适应刚度矩阵 |
3.5.5 压电层表面电量列阵 |
3.6 压电智能复合材料板解析法分析 |
3.6.1 位移模式及几何方程 |
3.6.2 压电层合板控制方程 |
3.6.3 四边简支压电层合板的解答 |
3.7 算例 |
3.7.1 各向同性板静力分析 |
3.7.2 复合材料层合板动力分析 |
3.7.3 压电双晶悬臂板分析 |
3.7.4 压电层合板的静力分析 |
3.7.5 压电层合板的变形控制 |
3.7.6 压电材料参数对压电层合板的驱动力影响分析 |
3.8 本章小结 |
参考文献 |
第四章 压电智能层合板材料参数识别研究 |
4.1 引言 |
4.2 参数识别模型 |
4.3 非线性最小二乘问题的求解 |
4.3.1 牛顿法 |
4.3.2 高斯-牛顿法 |
4.3.3 单位步长Levenberg-Marquardt方法 |
4.3.4 利用信赖域技巧的Levenberg-Marquardt方法 |
4.4 灵敏度计算 |
4.4.1 求导数法 |
4.4.2 差分法 |
4.5 误差分析 |
4.6 算例分析 |
4.6.1 均质板E、μ的识别 |
4.6.2 压电双晶板e_(31)的识别 |
4.6.3 压电层合板C_(11)、C_(12)、E的识别 |
4.7 本章小结 |
参考文献 |
第五章 压电智能层合板的形状控制 |
5.1 引言 |
5.2 样条无网格法局部控制模型的建立 |
5.2.1 样条无网格法局部控制模型刚度矩阵 |
5.2.2 压电层表面电量列阵 |
5.3 压电智能层合板形状最优控制模型的建立 |
5.3.1 目标函数及优化变量 |
5.3.2 优化算法 |
5.3.3 位移灵敏度矩阵 |
5.4 书本式压电驱动器控制力解析法研究 |
5.4.1 本构方程 |
5.4.2 压电层合梁的控制方程 |
5.4.3 悬臂压电层合梁的解答 |
5.5 算例分析 |
5.5.1 验证算例 |
5.5.2 局部变形控制分析 |
5.5.3 形状优化控制分析 |
5.6 本章小结 |
参考文献 |
第六章 压电智能钢框架结构分析的QR法 |
6.1 引言 |
6.2 建立考虑高阶剪切影响的压电梁单元刚度矩阵 |
6.2.1 考虑高阶剪切影响的位移函数 |
6.2.2 考虑高阶剪切影响的位移和应变形函数矩阵 |
6.2.3 压电梁的电势和场强形函数矩阵 |
6.2.4 考虑高阶剪切影响的单元刚度矩阵 |
6.3 建立考虑初始几何缺陷及P—△效应的压电梁柱单元刚度矩阵 |
6.4 压电智能平面钢框架结构动力分析的QR法 |
6.4.1 压电智能框架结构样条位移函数及电势函数 |
6.4.2 QR法变换 |
6.4.3 建立压电梁柱单元势能泛函 |
6.4.4 利用变分原理建立压电智能框架结构分析的QR法动力方程 |
6.4.5 压电智能框架结构QR法静力控制分析 |
6.5 压电层合梁一阶剪切理论解析法分析 |
6.5.1 压电层合梁的平衡方程 |
6.5.2 压电简支层合梁的解答 |
6.6 算例分析 |
6.6.1 验证算例 |
6.6.2 压电智能框架结构变形控制分析 |
6.7 本章小结 |
参考文献 |
第七章 压电智能钢框架结构主动振动控制研究 |
7.1 引言 |
7.2 智能结构振动主动控制原理 |
7.3 结构振动主动控制算法 |
7.3.1 线性二次型(LQR)经典最优控制 |
7.3.2 模态控制 |
7.4 压电堆工作原理 |
7.5 算例分析 |
7.5.1 振动频率和振型分析 |
7.5.2 压电堆式驱动器控制框架变形分析 |
7.5.3 结构振动控制分析 |
7.6 本章小结 |
参考文献 |
第八章 结论与展望 |
8.1 本文主要研究成果 |
8.2 有待进一步研究的内容 |
致谢 |
攻读学位期间发表的学术论文和参加的科研项目 |
(10)无网格法及其在金属塑性成形中的应用(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 无网格法的发展历史和研究现状 |
1.3 无网格法小结 |
1.4 无网格法在金属塑性成形中的研究现状 |
1.5 无网格法存在的主要问题 |
1.6 本文的选题意义及主要研究内容 |
第二章 无网格法的基础理论 |
2.1 引言 |
2.2 无网格法的主要近似方案 |
2.2.1 径向基函数近似 |
2.2.2 移动最小二乘近似 |
2.3 权函数的选择 |
2.4 无网格法的离散方法 |
2.4.1 配点法 |
2.4.2 Galerkin方法 |
2.5 本质边界条件的处理 |
2.5.1 拉格朗日乘子法 |
2.5.2 修正的变分原理法 |
2.5.3 罚函数法 |
2.5.4 完全变换法与混合变换法 |
2.6 数值积分方法 |
2.7 本章小结 |
第三章 无网格法精度研究 |
3.1 径向基点插值法(RPIM) |
3.2 无网格伽辽金法(EFGM) |
3.3 无网格法程序设计 |
3.4 无网格法数值算例 |
3.5 RPIM的误差分析以及参数选定 |
3.5.1 形状参数a_c对误差的影响 |
3.5.2 形状参数q对误差的影响 |
3.5.3 影响域无量纲尺寸d_s对误差的影响 |
3.5.4 不同高斯积分点数对能量误差的影响 |
3.6 EFGM的误差分析以及参数选定 |
3.6.1 权函数的选择对EFGM精度的影响 |
3.6.2 基函数的选择对EFGM精度的影响 |
3.6.3 不同高斯积分点数对EFGM精度的影响 |
3.7 本章小结 |
第四章 弹塑性EFGM的建立及验证 |
4.1 弹塑性力学基本理论 |
4.1.1 弹塑性材料的基本假设 |
4.1.2 弹塑性材料的各种本构关系 |
4.1.3 屈服准则 |
4.1.4 强化法则 |
4.1.5 流动法则 |
4.1.6 应力应变关系 |
4.2 弹塑性无网格伽辽金法 |
4.2.1 增量本构关系的无网格伽辽金法 |
4.2.2 求解方法 |
4.2.3 塑性应力松弛 |
4.2.4 求解步骤 |
4.3 无网格法在LS-DYNA中的应用 |
4.3.1 LS-DYNA的特点 |
4.3.2 LS-DYNA中的EFGM |
4.3.3 EFGM在LS-DYNA中的计算过程 |
4.4 弹塑性无网格法的验证分析 |
4.5 本章小结 |
第五章 无网格法在金属塑性成形分析中的应用 |
5.1 三维圆柱体镦粗成形 |
5.1.1 镦粗工艺及变形规律介绍 |
5.1.2 有限元与无网格法模型 |
5.1.3 变形轮廓对比 |
5.1.4 节点分布对比 |
5.1.5 应力应变比较 |
5.1.6 载荷及鼓度大小对比 |
5.1.7 无网格法优越性体现 |
5.2 H型钢轧制预成型分析 |
5.2.1 H型钢简介 |
5.2.2 H型钢轧制预成型模型的建立 |
5.2.3 网格变形分析 |
5.2.4 轧制成形能量分析 |
5.2.5 应力应变分析 |
5.2.6 前滑与后滑现象分析 |
5.3 本章小结 |
第六章 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 本文的创新点 |
6.3 展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录 攻读硕士学位期间发表的论文 |
四、整数优化(网格法)程序设计及应用(论文参考文献)
- [1]基于组合策略的桥式起重机结构优化方法研究[D]. 惠忠文. 太原科技大学, 2008(05)
- [2]无网格方法及其在边坡工程分析中的应用研究[D]. 李响. 中南大学, 2009(04)
- [3]X10语言机制研究和实现优化[D]. 史建国. 国防科学技术大学, 2011(07)
- [4]最小二乘无网格法的改进及其拓展应用研究[D]. 马新建. 南京理工大学, 2012(07)
- [5]航空发动机叶盘系统的多场耦合振动特性及优化设计研究[D]. 杨文军. 东北大学, 2016(06)
- [6]基于网格法加速的配电网负荷预测和规划研究[D]. 邢亚虹. 太原理工大学, 2016(08)
- [7]无网格方法非均匀场节点处理、并行加速与压缩存储方法[D]. 徐亮亮. 中国地质大学(北京), 2018(08)
- [8]大规模结构高效静气弹多学科优化设计研究[D]. 贾欢. 西北工业大学, 2016(04)
- [9]压电智能结构分析的新方法研究及其应用[D]. 李双蓓. 广西大学, 2012(01)
- [10]无网格法及其在金属塑性成形中的应用[D]. 曹文辉. 昆明理工大学, 2014(01)