基于数值模拟的设计理论与方法PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1 背景和研究意义 1

1.2 关键科学问题与技术难点 4

1.3 研究现状 6

1.3.1 高精度数值模型建模理论与方法 6

1.3.2 复杂装备的快速分析理论与方法 7

1.3.3 高效的结构优化设计理论与方法 8

1.3.4 不确定分析与可靠性设计理论与方法 9

1.4 本书内容 9

参考文献 11

第一部分 高精度数值模型建模方法 17

第2章 高精度数值模型建模方法概述 17

2.1 工程背景及意义 17

2.2 基于计算反求的高精度建模 19

参考文献 24

第3章 计算反求技术 26

3.1 引言 26

3.2 敏感性分析方法 27

3.2.1 局部和全局敏感性分析 28

3.2.2 基于直接积分的全局敏感性分析方法 29

3.2.3 数值算例 32

3.2.4 工程应用：汽车顶压结构的全局敏感性分析 33

3.3 病态问题的正则化方法 36

3.3.1 不适定性分析 36

3.3.2 正则化方法 37

3.3.3 正则化参数选择方法 41

3.3.4 正则化方法在模型载荷参量识别中的应用 43

3.4 计算反求算法 47

3.4.1 基于梯度的反求算法 47

3.4.2 基于智能进化的反求算法 50

3.4.3 混合反求算法 52

3.5 小结 54

参考文献 54

第4章 模型参量的计算反求 57

4.1 引言 57

4.2 模型特征参量反求 57

4.2.1 基于区域划分的冲压件材料特性反求 57

4.2.2 混凝土材料的动态本构参数反求 61

4.3 模型环境参量反求 67

4.3.1 圆筒结构的动态载荷反求 67

4.3.2 车辆碰撞初始条件反求 71

4.4 小结 73

参考文献 74

第二部分 结构快速分析方法 79

第5章 结构快速分析方法概述 79

5.1 工程背景及意义 79

5.2 代理模型方法 80

5.3 模型降阶方法 82

参考文献 83

第6章 基于代理模型的结构快速分析 86

6.1 引言 86

6.2 基于结构选择技术的多项式响应面 86

6.2.1 基于误差减少比率的多项式结构选择 86

6.2.2 数值算例 88

6.2.3 工程应用：油气悬架非线性输出力建模 89

6.3 基于自适应径向基函数的代理模型 92

6.3.1 样本点和测试点的选取 93

6.3.2 形参数的优化 94

6.3.3 更新流程 95

6.3.4 数值算例 96

6.3.5 工程应用：薄壁梁结构耐撞性的代理模型构造 98

6.4 高维代理模型 100

6.4.1 高维代理模型的改进 101

6.4.2 计算效率分析 103

6.4.3 数值算例 104

6.5 小结 106

参考文献 107

第7章 基于减基法的结构快速分析 109

7.1 引言 109

7.2 结构静力响应快速分析的减基法 109

7.2.1 基于减基法快速计算的基本流程 110

7.2.2 减基空间的构造 111

7.2.3 工程应用：驾驶室结构快速分析 113

7.3 结构动力响应快速分析的减基法 114

7.3.1 结构动力学问题参数化描述 115

7.3.2 基于时间域积分的减基空间构造 115

7.3.3 基于最小二乘的投影降阶 116

7.3.4 数值算例 117

7.4 小结 120

参考文献 121

第三部分 多目标优化设计 125

第8章 多目标优化设计概述 125

8.1 多目标优化的特点 125

8.2 多目标优化最优解集 126

8.3 多目标优化求解方法 127

8.3.1 基于偏好的求解方法 127

8.3.2 基于进化算法的产生式方法 129

参考文献 131

第9章 微型多目标遗传算法 134

9.1 引言 134

9.2 微型多目标遗传算法的基本流程 134

9.3 微型多目标遗传算法的实现技术 136

9.3.1 非支配分级 137

9.3.2 种群多样性保持策略 138

9.3.3 精英个体保留机制 139

9.4 性能测试及评价 140

9.4.1 数值算例测试 140

9.4.2 工程算例测试 146

9.5 工程应用 148

9.5.1 悬架导向机构的优化设计 148

9.5.2 薄板冲压成形变压边力的优化设计 151

9.6 小结 154

参考文献 155

第10章 基于代理模型的多目标优化设计 157

10.1 引言 157

10.2 基于智能布点的多目标优化算法 159

10.2.1 智能布点技术 159

10.2.2 收敛准则 161

10.2.3 算法流程 161

10.2.4 性能测试 163

10.2.5 工程应用：商用车驾驶室结构多目标优化设计 167

10.3 基于序列代理模型的多目标优化算法 172

10.3.1 多目标信赖域模型管理 172

10.3.2 样本遗传策略 174

10.3.3 算法流程 175

10.3.4 性能测试 177

10.3.5 工程应用：车门结构的多目标优化设计 179

10.4 小结 183

参考文献 184

第四部分 不确定性优化设计 189

第11章 不确定性优化设计概述 189

11.1 随机规划和模糊规划 189

11.2 区间优化 190

参考文献 192

第12章 基于区间结构分析的不确定性优化方法 194

12.1 引言 194

12.2 一般形式的区间不确定性优化 194

12.3 区间优化模型 195

12.3.1 区间序关系及不确定目标函数的转换 195

12.3.2 区间可能度及不确定约束的转换 197

12.3.3 确定性优化问题 201

12.4 区间结构分析方法 202

12.5 基于区间结构分析的不确定性优化算法 203

12.6 工程应用 205

12.6.1 车架结构的不确定性优化设计 205

12.6.2 乘员约束系统的不确定性优化设计 208

12.7 小结 210

参考文献 210

第13章 基于代理模型的区间不确定性优化设计 212

13.1 引言 212

13.2 基于代理模型管理策略的区间优化算法 212

13.2.1 近似不确定优化建模 212

13.2.2 设计空间更新 213

13.2.3 真实罚函数计算 214

13.2.4 算法流程 215

13.2.5 工程应用：磨床主轴的不确定优化 217

13.3 基于局部加密代理模型的区间优化算法 218

13.3.1 近似不确定优化建模 219

13.3.2 算法流程 220

13.3.3 工程应用：车身薄壁梁耐撞性设计 222

13.4 小结 224

参考文献 224