基于減基法的結(jié)構(gòu)快速設(shè)計方法及其應(yīng)用.pdf

1、數(shù)值模擬技術(shù)是現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計方法的重要組成部分，其提高設(shè)計質(zhì)量、減少周期的優(yōu)勢明顯，已經(jīng)成為人們定量研究復(fù)雜工程對象的必要手段。然而若實際工程結(jié)構(gòu)的有限元模型規(guī)模較大時，單次計算將耗費大量時間。在對結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)計時，此類問題會更加突出，因此，在保證必要求解精度的前提下，提高計算速度對結(jié)構(gòu)設(shè)計具有重要意義。為了解決這一問題，國內(nèi)外學(xué)者提出了多種快速計算方法，取得了諸多成果，減基法與有限元法相結(jié)合的混合算法屬于其中一種。目前該算法仍停留在理

2、論層面，與解決實際工程問題仍有一定距離。本文首先對靜力學(xué)及模態(tài)動力學(xué)減基混合算法進行研究，并將其應(yīng)用到結(jié)構(gòu)的設(shè)計中。然后以某礦用車車架為例，將靜力學(xué)減基混合算法應(yīng)用到大規(guī)模結(jié)構(gòu)快速計算問題中，主要工作如下：
　　1.針對結(jié)構(gòu)優(yōu)化計算效率較低的問題，采用一種快速設(shè)計方法提高其單次計算效率，該方法將減基法與靜力學(xué)和模態(tài)動力學(xué)結(jié)合，形成減基混合算法。在保證計算精度的前提下，計算結(jié)構(gòu)的多種典型工況。該混合算法通過構(gòu)建特定工況下的解空間將原

3、大規(guī)模計算問題轉(zhuǎn)變?yōu)樾∫?guī)模問題，而后在典型工況對應(yīng)的小規(guī)模問題基礎(chǔ)上，利用優(yōu)化算法對結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)計。以空間梁單元車架為研究對象，計算結(jié)構(gòu)在典型工況下的響應(yīng)。結(jié)果表明基于減基混合算法的空間梁單元結(jié)構(gòu)可以得到合理的優(yōu)化結(jié)果，并且整個優(yōu)化過程節(jié)約了大量時間。
　　2.將該減基混合算法應(yīng)用到混合殼結(jié)構(gòu)有限元模型，提出了基于參數(shù)敏感性分析的減基混合算法，以驗證減基混合算法在結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應(yīng)用潛力。將減基混合算法同設(shè)計參數(shù)敏感性分析結(jié)合，實現(xiàn)

4、設(shè)計參數(shù)部分顯式化，以解決減基混合算法處理后得到的無參矩陣過多所造成的內(nèi)存不足的問題，提高計算效率?；诿舾行苑治龅臏p基混合算法實現(xiàn)了在大規(guī)模問題上的應(yīng)用，既保證了計算精度，同時又縮短單次計算耗時。研究表明，本方法能得到精度較好的計算結(jié)果，并且縮短了單次計算消耗的時間，同時節(jié)約了內(nèi)存空間，提高了計算效率。
　　減基法與有限元法相結(jié)合的減基混合算法適用于結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計中?？梢岳迷撍惴焖儆嬎愣喾N典型工況以提高優(yōu)化計算效率。將減基混