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优化设计的优化准则都有哪些呢?
什么是优化,优化就是我们所说的优胜劣汰,在我们现在这个竞争这么激烈的社会,没有优势就逐渐的会被取代,没有强项就一定会被社会所淘汰,这就是我们说的优化。不管在我们那个行业中,现在都存在一种优化设计,小到我们的学生课本,达到我们的科学技术,都有着不同的优化设计,今天我想跟大家探讨的问题就是我们的有个优化设计的准则,看看我们在优化的过程中应该做到什么可以做到什么。我们先来看看计算机化的结构优化设计。说到这个优化设计我们首先在航空工业中得到重视和应用,后又逐渐推广到建筑,造船、机械制造等领域。二十年来的发展证明,教学规划法和优化准则法是两个行之有效的方法,但各有利弊。前者通过与力学概念的紧密结合,可减少结构分析的次数,从而减少计算工作量。后者则正在改进它的适应性,以便扩大应用范围。在实际应用中,这两种方法常常互相取长补短,配合使用。结构优化设计只是工程系统设计中的—个环节,结构的优化应包括在大系统的优化之中。即使是只考虑结构本身的优化,也要经历许多层次。层次越高,在优化中可变参数的性质越广,不仅结构截面参数可变,结构的几何形状、组合方式以至各部分材料也是可变的。今后要努力的方向是扩大优化范围和提高优化效益。以满足某种准则来代替目标函数在约束条件下取极值的方法,叫作优化准则法。最简单的一个优化准则法,便是前面提到的满应力设计方法。只有对于内力分布不随设计变量改变而变化的静定结构,而且容许应力与设计变量无关的情况下,才能通过一次结构分析和修改设计得出满应力结构。对于其他情况,为使各元件趋向于满应力,必须进行下列的选代:式中和为第n次迭代的第i元件的截面积和最大应力,为第i元件的容许应力。公式给出经过修正的第i元件的截面积。迭代收敛时,,就达到的满应力准则。满应力准则和结构最小重量之间没有必然的联系,但是一般的满应力设计可能相当接近于甚至就等于最轻设计。当然,这个方法只适用于受应力约束的最轻设计问题。60年代末,出现了更科学的优化准则法。它通过数学推演,把在一定约束下求最轻设计化为求满足某种优化准则的设计,举只有一个变位约束优化设计问题为例:求xi,满足在单约束G(xi)≤0的条件下,使W(xi)最小(i=1,2,…,n)。可以用目标函数和约束函数建立一个新的混合函数,即拉格朗日函数:这便是关于单约束优化设计必须满足的准则。优化设计x,必须使优化函数和目标函数对任一个设计变量xi的偏导数的比值是同一个常数。如果约束函数G是某处的变位,则表示设计变量xi作单位增长时变位值的减小,即结构的刚度收益;如果目标函数W是结构的总重量,则表示xi作单位增长时重量的增加,即付出的代价。因此,上述准则可以理解为:最轻设计必须满足的条件是:当任何一个自由设计变量作单位变化时,结构的刚度收益和重量支出的比值应彼此相等,即都等于某一常数。也可以说,在最轻结构中,自由设计变量都被调整到具有相等的优化效率。这意味着对结构刚度贡献大的设计变量,应该多负点重量。用这个准则,可以建立一套迭代算法,从某个初始方案开始,用选代方法逐步使这个准则得到满足,最后获得优化方案。如果是多约束问题,约束不止一个,优化准则,优化准则法自60年代末以来被成功地用于航空结构设计。它的优点是算法简单,收敛快,不受变量多少的影响。一般经过十次左右的迭代,就可满足设计要求。选代次数的多少,在实际的结构优化设计中极为重要。因为选代一次,就需要将结构重新分析一次,而作一次结构分析的代价是很大的。这就是我想跟大家一起探讨的优化设计必须满足的一个要求和准则,我们所谓的优化就是让我们的工作更加的轻松,让我们的工作效率更加的速度。那么我想问问大家是不是真的了解了以上小编想跟大家说的一个优化设计的内容呢?要是你还不明白的话可以来我们的一品威客网站上发布你的问题,我们会有专人为你解决的。
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最实用的一些优化设计的方法介绍
说到优化设计我们大家都有着不一样的理解吧,小编个人觉得在各行各业都需要有优化存在,这就是说优化设计就是取胜劣汰,在众多的设计中选着最好的,能给我们带来更多效率的。这也就是我们的优化设计的作用所在了。优化设计我觉得还真的就是用一些科学的设计方法来设计出更好的。那么我们想在一些结构设计上选择一些优化设计的话会用到什么样的方法呢?1.简单解法:当优化问题的变量较少时,可用下列简单解法。(1)图解法。在设计空间中作出可行域和目标函数等值面,再从图形上找出既在可行域内(或其边界内),又使目标函数值最小的设计点的位置。(2)解析法。当问题比较简单时,可用解析法求解。2.准则法准则法是从工程和力学观点出发,提出结构达到优化设计时应满足的某些准则(如同步失效准则、满应力准则、能量准则等),然后用迭代的方法求出满足这些准则的解。该方法的主要特点是收敛快,重分析次数与设计变量数目无直接关系,计算量不大,但适用有局限性,主要适用于结构布局及几何形状已定的情况。尽管准则法有它的缺点,但从工程应用的角度来看,它比较方便,习惯上易于接受,优点仍是主要的。最简单的准则法有同步失效准则法和满应力准则法。(1)同步失效准则法。其基本思想可概括为:在荷载作用下,能使所有可能发生的破坏模式同时实现的结构是最优的结构。同步失效准则设计有许多明显的缺点。由于要用解析表达式进行代数运算,同步失效设计只能用来处理非常简单的元件优化;当约束数大于设计变量数时,必须设法确定那些破坏模式应当同时发生才给出最优设计,这通常是一件十分困难的工作;当约束数和设计变量数相等时,并不能保证这样求得的解是最优解。(2)满应力准则法。该法认为充分发挥材料强度的潜力,可以算是结构优化的一个标志,以杆件满应力作为优化设计的准则。这一方法在杆件系统如桁架的优化设计中用得较多。在此基础上又发展了与射线步结合的齿行法以及框架等复杂结构的满应力设计。3.数学规划法将结构优化问题归纳为一个数学规划问题,然后用数学规划法来求解。结构优化中常用的数学规划方法是非线性规划,有时也用线性规划,特殊情况可能用到动态规划、几何规划、整数规划或随机规划等。(1)线性规划。当目标函数和约束方程都是设计变量的线性函数时,称为线性规划问题。该类问题的解法比较成熟,其中常用的解法是单纯形法。(2)非线性规划。当目标函数或约束方程为设计变量的非线性函数时,称为非线性规划。结构优化设计多为有约束的非线性规划问题。这类问题较线性规划问题复杂得多,难度较大,目前采用的方法大致有以下几种类型:不作转换但需求导数的分析方法,如梯度投影法、可行方向法等;不作转换也不需求导数的直接搜索方法,如复形法;采用线性规划来逐次逼近,如序列线性规划法;转换为无约束极值问题求解,如罚函数法、乘子法等。这就是结构中的优化设计的科学设计方法,小编个人觉得优化设计真的为我们在生活中也好在工作中也好解决了不少的难题,可以说这个就是我们科技进步时代进步的最终产物了。要是大家对我们的优化设计还有疑问或者迷惑的话可以到我们的一品威客网站上了解。
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优化设计方法介绍及其选择
优化设计方法是随着计算机的应用而迅速发展起来,较早应用于机械工程等领域的设计。采用优化方法,既可以使方案在规定的设计要求下达到某些优化的结果,又不必耗费过多的计算工作量,因而得到广泛的重视。下面我们将对优化设计方法进行介绍,并且讲解优化设计方法的选择:优化设计方法应用领域越来越广。优化方设计法的发展经历了数值法、数值分析法和非数值分析法三个阶段。20世纪50年代发展起来的数学规划理论形成了应用数学的一个分支,为优化设计奠定了理论基础。20世纪60年代电子计算机和计算机技术的发展为优化设计提供了强有力的手段,使工程技术人员把主要精力转到优化方案的选择上。最优化技术成功地运用于机械设计还是在20世纪60年代后期开始。近年来发展起来的计算机辅助设计(CAD),在引入优化设计方法后,使得在设计工程中既能够不断选择设计参数并评选出最优设计方案,又可加快设计速度,缩短设计周期。今天,把优化设计方法与计算机辅助设计结合起来,使设计工程完全自动化,已成为设计方法的一个重要发展趋势。接着我们来解说优化设计方法的选择问题:根据优化设计问题的特点(如约束问题),选择适当的优化方法是非常关键的,因为同一个问题可以有多种方法,而有的方法可能会导致优化设计的结果不符合要求。选择优化方法有四个基本原则:效率要高、可靠性要高、采用成熟的计算程序、稳定性要好。另外选择适当的优化方法还需要个人经验,深入分析优化模型的约束条件、约束函数及目标函数,根据复杂性、准确性等条件对它们进行正确的选择和建立。优化设计的选择取决于数学模型的特点,通常认为,对于目标函数和约束函数均为显函数且设计变量个数不太多的问题,采用惩罚函数法较好;对于只含线性约束的非线性规划问题,最适应采用梯度投影法;对于求导非常困难的问题应选用直接解法,例如复合形法;对于高度非线性的函数,则应选用计算稳定性较好的方法,例如BFGS变尺度法和内点惩罚函数相结合的方法。以上就是优化设计方法的详细介绍及其选择。由此,我们得出:优化设计方法经历了三个阶段,每一个阶段都是一个突破,都将优化设计推往更好的方向发展。一品威客网里有很多在优化设计领域颇有建树的人才,如果你需要这方面的帮助,可在我们的平台发布任务,他们或许能帮到你。
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优化设计方法的分类及特点
正所谓,条条大道通罗马,大多数问题的解决方法应该都是多样性的,优化设计方法也一样。外行的人可能以为优化设计方法只有区区一种,其实不是这样子的,优化设计方法有很多种,包括无约束优化设计法,约束优化设计法,遗传算法,蚁群算法和模拟退火算法。每一种方法都是一种能使设计更加优化的方法,有着其自身独特的特点,下面我们将一一说明:无约束优化设计法:无约束优化设计是没有约束函数的优化设计。无约束可以分为两类,一类是利用目标函数的一阶或二阶导数的无约束优化方法,如最速下降法、共轭梯度法、牛顿法及变尺度法等。另一类是只利用目标函数值的无约束优化方法,如坐标轮换法、单形替换法及鲍威尔法等。此法具有计算效率高、稳定性好等优点。约束优化设计法:优化设计问题大多数是约束的优化问题,根据处理约束条件的方法的不同可分为直接法和间接法。直接法常见的方法有复合形法、约束坐标轮换法和网络法等。其内涵是构造一个迭代过程,使每次的迭代点都在可行域中,同时逐步降低目标函数值,直到求得最优解。间接法常见的有惩罚函数法、增广乘子法。它是将约束优化问题转化成无约束优化问题,再通过无约束优化方法来求解,或者非线性优化问题转化成线性规划问题来处理。遗传算法:遗传算法(GeneticAlgorithm简称GA),是20世纪70年代初期由美国密执根(Michigan)大学霍兰(Holland)教授提出的一种全新概率优化方法。GA是一种非确定性的拟自然算法,它仿造自然界生物进化的规律,对一个随机产生的群体进行繁殖演变和自然选择,适者生存,不适者淘汰,如此循环往复,使群体素质和群体中个体的素质不断演化,最终收敛于全局最优解。遗传算法具有鲁棒性、自适应性、全局优化性和隐含并行性。主要应用领域有:函数优化方面、组合优化、机器学习、控制方面、图像处理、故障诊断、人工生命、神经网络等最近几年中遗传算法在机械工程领域也开展了多方面的应用,主要表现在:(1)机械结构优化设计:针对简单遗传算法中的线性适应度、恒定交叉与变异概率等不能动态地适应整个寻优过程,提出采用非线性适应度与自适应交叉、变异概率的改进遗传算法,此算法为解决工程结构优化设计、多峰值函数求极值等问题提供了参考。(2)可靠性分析:以框架结构系统的可靠性分析为基础,提出框架结构系统可靠性优化的遗传算法。(3)故障诊断:以网络权重和偏差的实数形式作为基因构成染色体向量,采用基因多点交叉和动态变异进行种群最优选择,提出了一种新的遗传算法,并在此基础上设计出一种基于遗传算法和溶解气体分析的变压器故障在线诊断系统。(4)参数辨识:在现有T-S模糊模型参数辨识方法的基础上,提出了一种先应用最小二乘法对结论参数进行粗略辨识,以确定参数的大致范围之后,再应用遗传算法对前提参数和结论参数同时优化的参数辨识方法。(5)机械方案设计:通过把机械方案设计过程看作是一个状态空间的求解问题,用遗传算法控制其搜索过程,构建完善了新的遗传编码体系,为了适应新的编码体系重新构建了交叉和变异等遗传操作,并利用复制、交换和变异等操作进行一次次迭代,最终自动生成一组最优的设计方案。此外,GA还应用在模糊逻辑控制器(FLC)、机器人运动学、反求工程、节能设计、复合材料优化、金属成形优化、数控加工误差自适应预报控制等方面。遗传算法尽管已解决了许多难题,但还存在许多问题,如算法本身的参数优化问题、如何避免过早收敛、如何改进操作手段或引入新的操作来提高算法的效率、遗传算法与其它优化算法的结合问题等。用遗传算法求解约束优化问题时,一般采用惩罚函数法,如何合理的选择惩罚因子是算法的难点之所在。惩罚因子取得过小时,可能造成整个罚函数的极小解不是原目标函数的极小解;惩罚因子取得过大时,有可能在可行域外造成多个局部极值点,给搜索过程增加困难。但从检索情况看,对有关遗传算法应用时处理约束的通用、高效、稳健的方法研究,几乎无人涉及。所以,为了确保GA在求解约束优化问题时能发挥所长,对遗传算法解约束优化问题的方法仍需进一步的研究。蚁群算法:蚁群算法(AntColonyAlgorithm简称ACA),是受自然界中真实蚁群的集体行为的启发而提出的一种基于群体的模拟进化算法,是1991年由意大利学者M.Dorigo等人首先提出,通过人工模拟蚂蚁搜索食物的过程来求解旅行商问题(TSP)。蚁群算法对系统优化问题的数学模型没有很高的要求,只要可以显式表达即可,避免了导数等数学信息,使得优化过程更加简单,遍历性更好,适合非线性问题的求解。主要应用在:旅行商问题(TSP)、二次分配问题(QAP)、车间任务调度问题(JSP)、车辆路线问题(VRP)、图着色问题(GCP)、有序排列问题(SOP)、机构同构判定问题、数据的特征聚类过程、集成电路布线设计、电信路由控制、交通建模及规划等的求解。虽然蚁群算法具有正反馈选择、并行计算、群体合作三大优点,但是也存在着需要较长的搜索时间和容易出现“停滞”现象两大缺陷。吴庆洪等从遗传算法中变异算子的作用得到启发,在蚁群算法中采用了逆转变异机制,进而提出了一种具有变异特征的蚁群算法。应用改进型蚁群算法解决车间作业调度问题,在原有标准蚁群算法的基础上采用了新的状态转移规则,讨论了各种不同的轨迹更新规则对仿真结果的影响,并通过统计数据验证了改进型蚁群算法优于标准的蚁群优化算法。模拟退火算法:模拟退火算法(SimulatedAnnealing简称SA),最早的思想由Metropolis在1953年提出,Kirkpatrick在1983年成功地应用在组合最优化问题。SA是一个全局最优算法,以优化问题的求解与物理系统退火过程的相似性为基础,利用Metropolis算法并适当的控制温度的下降过程实现模拟退火,从而达到求解全局优化问题的目的。模拟退火算法是一种通用的优化算法,用以求解不同的非线性问题;对不可微甚至不连续的函数优化,能以较大概率求得全局优化解;具有较强的鲁棒性、全局收敛性、隐含并行性及广泛的适应性;并且能处理不同类型的优化设计变量(离散的、连续的和混合型的);不需要任何的辅助信息,对目标函数和约束函数没有任何要求。目前已在工程中得到了广泛的应用,诸如VLSI生产调度、控制工程、机器学习、神经网络、图像处理、数值分析等领域。模拟退火算法虽然能够以随机搜索技术从概率意义上找出目标函数的全局最优点,但其计算时间长、效果较低。针对算法的“先天性不足”,在确保一定要求的优化质量基础上,对算法进行改进和升级,也可结合其它算法,混合优化SA算法。将隐含使用目标函数梯度信息、迅速收敛的下降的单纯形算法与模拟退火算法相融合,提出了一种混合优化算法,能有效地进行全局寻优。一品威客网为你提供的优化设计方法分类大致有五种,每一种都做了详细说明。像是模拟退火算法的来源和发展史及其特点,我们都有做说明,希望能给那些想往优化设计方面发展的人提供一些指导。盲目地做一件事情是很难成功的,既然有方法给我们作为依据,我们就可以按照方法来做。
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机械优化设计应用与产品开发
机械优化设计是适应生产现代化要求发展起来的,是一门崭新的学科。它是在现代机械设计理论的基础上提出的一种更科学的设计方法。它可使机械产品的设计质量达到更高的要求。我们做事一般讲究高效率,高质量地完成工作,这其实也是机械优化设计目标所要求的。机械优化设计之于人类来说是能帮助我们更好地工作的,下面我们将一起了解机械优化设计应用和产品开发:机构运动参数的优化设计是机械优化设计中发展较早的领域,不仅研究了连杆机构、凸轮机构等再现函数和轨迹的优化设计问题,而且还提出一些标准化程序。机械零、部件的优化设计最近十几年也有很大发展,主要是研究各种减速器的优化设计、液压轴承和滚动轴承的优化设计以及轴、弹簧、制动器等的结构参数优化。除此之外,在机床、锻压设备、压延设备、起重运输设备、汽车等的基本参数、基本工作机构和主体结构方面也进行了优化设计工作。近年来发展起来的计算机辅助设计(CAD)引入优化设计方法后,把优化设计方法与计算机辅助设计结合起来,使设计过程完全自动化,已成为设计应用技术。计数器在生活中非常有用。用单片机自制,不但电路简单,外围元件少,运用灵活,实用性强,而且功能可根据需要自行设计。由74系列,40系列小规模数字芯片设计的计数器非常多,电路复杂,可靠性差,使用起来不方便,成本高,调整参数不灵活,为此我们用单片机AT89C51自制计数器来实现计数和倒计数功能。产品生产是企业的中心任务,而产品的竞争力影响着企业的生存与发展。产品的竞争力主要在于它的性能和质量,也取决于经济性,而这些因素都与设计密切相关,可以说产品的水平主要取决于设计水平。随着生产的日益增长,要求机器向着高速、高效、低消耗方向发展,并且由于商品的竞争,要求不断缩短设计周期,因而对产品的设计已不是仅考虑产品本身,还要考虑对系统和环境的影响;不仅要考虑技术领域,还要考虑经济、社会效益;不仅考虑当前,还要考虑长远发展。在这种情况下,所谓传统的设计方法已越来越显得适应不了发展的需要。由于科学技术的迅速发展,对客观世界的认识不断深入,设计工作所需的理论基础和手段有了很大进步,使产品的设计发生了很大的变化,特别是电子计算机的发展及应用,对设计工作产生了革命性的突变,为设计工作提供了实现设计自动化和精密计算的条件。因此,用理论设计代替经验设计、用精确设计代替近似设计、用优化设计代替一般设计将成为设计的必然发展趋势。机械优化设计与传统经验设计相比,其优点是显著的。机械优化设计追求以最低的成本造出最优质的产品。其实,这跟一品威客网所追求的目标是一致的,一品威客网渴望一最低的成本价格,为广大客户提供一个优质的平台,帮助支持一品威客的公司和企业解决问题。
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优化设计的基本理论和特点
优化设计是一门新兴学科,很多人对这门学科并不是很了解却想要去了解关于优化设计学科的相关知识。这其实是一件好事,因为你不会不是一件羞愧的事情,只要你想学习,肯努力,就一定能攻破优化设计的各种难题,获得新知识,新技能。那么,我们今天就一起来学习一下优化设计基本理论和优化设计特点。了解一门新兴学科,首先应该从基本了解起:优化设计主要包括两个方面:一是如何将设计问题转化为确切反映问题实质并适合于优化计算的数学模型,建立数学模型包括:选取适当的设计变量,建立优化问题的目标函数和约束条件。目标函数是设计问题所要求的最优指标与设计变量之间的函数关系式,约束条件反映的是设计变量取得范围和相互之间的关系;二是如何求得该数学模型的最优解:可归结为在给定的条件下求目标函数的极值或最优值的问题。机械优化设计就是在给定的载荷或环境条件下,在机械产品的形态、几何尺寸关系或其它因素的限制范围内,以机械系统的功能、强度和经济性等为优化对象,选取设计变量,建立目标函数和约束条件,并使目标函数获得最优值一种现代设计方法,目前机械优化设计已广泛应用于航天、航空和国防等各部门。优化设计是以建立数学模型进行设计的。优化设计引用了一些新的概念和术语,如前所述的设计变量、目标函数、约束条件等。机械优化设计将机械设计的具体要求构造成数学模型,将机械设计问题转化为数学问题,构成一个完整的数学规划命题,逐步求解这个规划命题,使其最佳地满足设计要求,从而获得可行方案中的最优设计方案。优化设计改变了传统的设计方式。传统设计方法是被动地重复分析产品的性能,而不是主动设计产品的参数。作为一项设计不仅要求方案可行、合理,而且应该是某些指标达到最优的理想方案。并从大量的可行设计方案中找出—种最优化的设计方案,从而实现最优化的设计。优化设计可以满足多方面的性能要求。产品要求总体结构尺寸小,传动效率高,生产成本低等,这些要求用传统设计方法设计是无法解决的。实践证明,最优化设计是保证产品具有优良的性能,减轻自重或体积,降低工程造价的一种有效设计方法。优化设计过程与传统设计方法有所不同。它是以计算机自动设计选优为其基本特征的。由于计算机的运用速快,分析计算一个方案只要几秒以至千分之一秒钟,因而可以从大量的方案中选出最优方案。因此可以为设计人员提供大量的设计分析数据,有助于考察设计结果,从而可以提高机械产品的设计质量。对于我们来说,优化设计学科是一门新兴学科,但它的基本理念和特点却是已经成形了的。我们需要去了解这些基本的知识,才能进一步地扩大我们的知识面,增加我们对优化设计的理解。一品威客网是一个接纳新知识,接纳新型人才的地方,如果你是这方面的专家,欢迎加入人才板块。
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讲述结构设计中的优化设计
现在做什么吃什么往什么都需要优化,那么什么是优化。那什么优化设计大家可都有所感受有所了解呢?我们俗称的优化设计就是从多种方案中选出来的,那么用什么方式用什么标准老选择了,那就要看这个内容是什么设计的用处是什么了。小编今天也想跟大家说说优化设计吧,看看我们应该如何才能做到优化该如何做到优化。小编也说过不同的优化内容他的概念也是不同的优化的方式也是不同的我们先来说说要制是我们需要做的是结构优化设计,那么我们需要怎么做呢?这就是小编想说的内容了。1.结构优化设计的数学模型:结构优化设计可定义为:对于已知的给定参数,求出满足全部约束条件并使目标函数取最小值的设计变量的解。2.设计变量设计变量指在设计过程中所要选择的描述结构特性的量,它的数值是可变的。设计变量可以是各个构件的截面尺寸、面积、惯性矩等设计截面的几何参数,也可以是柱的高度、梁的间距、拱的矢高和节点坐标等结构总体的几何参数。设计变量通常有连续设计变量和离散设计变量两种类型。(1)连续设计变量。这类变量在优化过程中是连续变化的,如拱的矢高和节点坐标等。(2)离散设计变量。这类变量在优化中是跳跃式变化的,如可供选用的型钢的截面面积和钢筋的直径都是不连续的。3.目标函数目标函数是用来衡量设计好坏的指标。采用何种指标来反映设计好坏与结构本身的技术经济特性有关。通常采用的目标函数有:结构重量、结构体积、结构造价三种。4.约束条件:结构优化的约束条件一般有几何约束条件和性态约束条件两种。(1)几何约束条件。即在几何尺寸方面对设计变量加以限制。如工字型截面的腹板和翼缘的最小厚度限制。(2)性态约束条件。即对结构的工作性态所施加的一些限制。如构件的强度、稳定约束以及结构整体的刚度和自振频率等方面的限制。结构优化设计有两个主要方法:数学规划法和优化准则法今天我们就来说说数学规划法:数学规划法的命题是:求n个变量xi(i=l,2,…,n),满足m个约束条件Gj(xi)≤0(j=l,2,…,m),且使目标函数W(xi)为最小(或最大)。如果约束条件和目标函数都是xi的线性函数,这便是线性规划问题,已有成熟的解法;如果在这些函数中有一个是非线性函数,便成为非线性规划问题。随着非线性函数的性质和形式的不同,非线性规划问题有很多类型,特殊的解法很多,在应用上各有局限性,没有普遍适用的最好解法。用数学规划法来作结构优化设计,变量xi便代表可以变化的各种结构参数,如元件截面积或厚度、节点位置、材料性质等;约束条件Gj(xi)≤0代表设计必须满足的各种限制,例如结构各部位的静应力,动应力或变位不得超过规定的容许值,元件的截面或厚度尺寸不得超出给定的范围,结构的频率不应落在某个禁区,结构的失稳临界力或飞行器的颤振速度不得小于某一下限,等等;而目标函数则代表结构优化所追求的指标,例如,结构重量最小和成本最低等可以定量的指标;也可将重量、造价作为约束条件,而把某种结构性能,例如刚度作为目标函数。由于时间的关系小编今天就只能给大家介绍我们的结构优化设计中的数学规划法,要是有机会的话,小编还希望能给大家介绍更多的信息,希望能帮助到大家。在我们的一品威客网站上还有很多的有还设计、优化设计的内容,要是大家有兴趣的话都可以去了解一下。
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工程水平控制网优化设计概念
近代控制网优化设计不同于规范化优化设计,而是一种更为科学和精确的设计方法。它能同时顾及的不仅有精度和费用指标,还有其他一些指标。应用这种方法,可求得最为合理的优化设计方案。工程水平控制网优化设计概念是想学习工程水平控制网优化设计的前提,只有先了解了它的基本概念,然后才能不断地积累其他知识,在这方面才能有所作为。控制网的质量指标:在控制网的设计阶段,质量标准是设计的依据和目的,同时又是评定网的质量的指标。质量标准包括精度标准、可靠性标准、费用标准、可区分标准及灵敏度标准等。其中常用的主要是前3个标准。1.精度标准网的精度标准以观测值仅存在随机误差为前提,使用坐标参数的方差—协方差阵或协因数阵来度量,要求网中目标成果的精度应达到或高于预定的精度。2.可靠性标准可靠性理论是以考虑观测值中不仅含有随机误差,还含有粗差为前提,并把粗差归入函数模型之中来评价网的质量。网的可靠性,是指控制网能够发现观测值中存在的粗差和抵抗残存粗差对平差结果的影响的能力。3.费用标准布设任何控制网都不可一味追求高精度和高可靠性而不考虑费用问题,尤其是在讲究经济效益的今天更是如此。网的优化设计,就是得出在费用最小(或不超过某一限度)的情况下使其他质量指标能满足要求的布网方案。具体地说就是采用下列的某一原则:(1)最大原则。在费用一定的条件下,使控制网的精度和可靠性最大或者可靠性能满足一定限制下使精度最高。(2)最小原则。在使精度和可靠性指标达到一定的条件下,使费用支出最小。在控制网的技术设计中,首先考虑的是精度指标,其次是网的费用指标,这是传统的技术优化设计方法。在这种方法中,主要以技术规范为依据,只要设计出的控制网经过精度估算,得出最弱边的相对精度能够满足有关规范对某一等级控制网的精度要求,即基本上完成了设计任务。我们称这种方法为“规范化优化设计”。优化设计从上个年代60年代开始兴起,如今已经步入相对成熟的发展轨道。社会对优化设计方案的需求也大大增加。试想,谁不想用最小的功做最大的事?如果你在机械化设计和工程优化设计等方面有什么问题,欢迎来到我们一品威客网,这里聚集了大量各行各业精英人才,相信总有一个会是你合胃口的菜的。
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优化设计生产对象及工艺方法概述
在机械制造领域里优化设计任务是,探讨如何使用现有设备,将物及料耗降到最低,让利益最大化。通过降低成本,在市场竞争中站住脚,赢得市场份额。稀有公司机械厂拥有铸造、热处理、焊、车、铣、刨、磨、制作,品种齐全的加工制造方式。如何将其形成一个系统贯穿整个工艺,做好每一个细节,让产品达到完美和最小成本。要打破约定俗成,突破传统。不能因为干顺手就固步自封。下面介绍优化设计生产对象及工艺方法:优化设计生产对象是指原材料、毛坯、铸件、焊接件、冲压件、关键件、试件、工艺用件。采用何种样件完成机械制造,是我们首要考虑的问题。有些零件的制造可焊、可锻、可铸、可车,在满足其工艺要求的前提下,进行成本估算。当然首要原则要达到材料对力学方面的要求,如强度、塑性、韧性、屈服极限等等,以及在高温、高压、强酸强碱的工况下,是否达标,并且考虑生产对象的加工性能。优化设计工艺方法是制造手段,有铸造、锻造、热处理、机械加工及电加工。因加工精度和对金属组织的要求采用不同的方法制造,一般依照机械制造行业标准制造。现对这5种优化设计加工方法进行论述并说明其主要特点。⑴铸造是将熔融金属浇注入型腔,待凝固得到一定形状和性能。它包括刻模、刷涂料层、浇注、热处理,其环节复杂且环环相扣。制定每一个工种规范工艺,可以达到借鉴和总结经验的作用,不断地改进和提高。刻模规范的下料,合理设置浇冒口,涂料的化学性能和物理性能及涂层的厚度,浇注温度的把握及如何合理利用热效益。⑵锻造是在加工及工具的作用下,使金属坯料或铸锭产生局部或全部的塑性变形,以获得一定几何形状、尺寸和质量的锻件加工方法。它可以局部改善材料的材质,有较好的强度及表面硬度,对材料损耗消耗较小。⑶热处理是将固态金属或合金在一定介质中加热、保温和冷却,改变其整体或表面组织,从而获得所需要性能的加工方法。热处理种种工艺知识的普及对优化制造可降低成本。⑷机械加工是利用去除材料加工方法得到,依照零件形状位置和加工精度选择合适的加工方法。充分了解车床的加工性能,及机床各个部分正确的使用方法,减少机床的磨损和刀具的损坏,同时可以提高加工的精度。⑸电加工是直接利用对工件进行加工的方法。我们常用的有等离子加工和刷镀。考虑实际机械结构设计中,通常在满足机构和安装要求下,根据经验和结构设计理论完成结构的总体布局设计,再进行局部构造设计,最后进行强度、刚度的校核,完成由整体到局部的设计过程。优化设计生产对象及工艺方法都是优化设计中的局部性部分。一品威客网有各种人才,或许可以帮你解决你在优化设计方面的问题。
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机械优化设计理论方法 机械优化设计方法的分类
机械工程的工作对象是动态的机械,机械是现代社会进行生产和服务的五大要素(即人、资金、能量、材料和机械)之一。机械是现代社会的一个基础,任何现代产业和工程领域都需要应用机械。而机械设计(Machinedesign)是机械工程的重要组成部分,是机械生产的第一步,是决定机械性能的最主要的因素。因此,对于机械设计来说,一部机器制造的是否成功,关键在于设计的成败。所以机械设计的重要性无疑是非常重要的。机械优化设计就是把机械设计与优化设计理论及方法相结合,借助电子计算机,自动寻找实现预期目标的最优设计方案和最佳设计参数。它将最优化原理和计算机技术应用于设计领域,为工程设计提供一种重要的科学设计方法,利用这种设计方法,人们可以从众多的设计方案中寻找出最佳的设计方案。那么机械优化设计方法有哪些呢?下面一品威客网就带您一起来看看。1、现代机械优化设计理论方法现代优化设计方法不同于传统优化方法,其无需通过选取设计变量、约束条件、目标函数等因素,便可获得全局最优解,大大地减少了传统优化设计方法花费的人力与财力,在日今复杂的工程问题中,提出了全新的思路与方法。常见的现代优化设计方法有遗传方法、神经网络法、模拟退火法、粒子群算法等。2、传统机械优化设计理论方法传统机械优化设计方法的种类有很多,按求解方法的特点可分为准则优化法、线性规划法和非线性规划法。准则优化法是指不应用数学极值原理而是采用力学、物理中的一些手段来谋求最优解的方法。常见的准则优化法有迭代法中的满应力准则法等,其主要特点是直接简单效率高,缺点是只能处理简单的工程问题。线性规划法是指应用数学极值原理,选取适当的设计变量和约束条件,求解目标函数的一种方法。常见的有单纯形法、序列线性规划法。其优点是通过把实际工程问题转化为数学极值问题的求解,使其直接、有效、精度系数高,缺点是工作量大。非线性规划法同样根据数学极值原理求最优问题,可分为无约束直接法、无约束间接法。有约束直接法和有约束间接法。其优点是应用范围广,可应用于大、中、小型工程问题,且都相对简单方便、可靠性高、稳定性强、精度高。现代的优化设计不像传统的设计凭借经验和直观的感觉来确定结构方案,也不像“安全寿命可行设计”方法,即在满足所提出的要求的前提下,先确定结构方案,再根据安全寿命等准则,对方案进行强度、刚度等分析、校核,然后进行修改,以确定结构尺寸。而是借助科学计算机,应用一些较高的力学数值分析方法进行分析计算,并从大量的可行设计方案中寻找出一种最优的设计方案,从而实现用理论设计代替经验设计,用精确计算代替近似计算,用优化设计代替安全寿命的可行性设计。如果您的企业需要机械设计、机械自动化设计、机械优化设计等,那就到一品威客网发布任务需求,百万专业威客给您最好的服务设计。(一品威客网anyi)